一種開關(guān)驅(qū)動電路的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種開關(guān)驅(qū)動電路，包括：驅(qū)動電源、驅(qū)動緩沖單元、饋電開關(guān)單元、單向?qū)ǖ尿?qū)動限流單元以及單向?qū)ǖ你Q位開關(guān)單元。其中驅(qū)動電源與驅(qū)動緩沖單元和饋電開關(guān)單元連接，單向?qū)ǖ尿?qū)動限流單元與驅(qū)動緩沖單元、饋電開關(guān)單元以及單向?qū)ǖ你Q位開關(guān)單元連接，單向?qū)ǖ尿?qū)動限流單元輸出用于驅(qū)動所述被控主開關(guān)管的驅(qū)動電壓和電流，通過單向?qū)ǖ你Q位開關(guān)單元切斷被控主開關(guān)管的驅(qū)動電壓和電流。通過上述方式，本發(fā)明能夠解決開關(guān)控制失效等問題，保證了開關(guān)電路的穩(wěn)定性和可靠性。
【專利說明】—種開關(guān)驅(qū)動電路【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及電池管理領(lǐng)域，特別是涉及一種開關(guān)驅(qū)動電路。
【背景技術(shù)】
[0002]開關(guān)驅(qū)動電路應(yīng)用于多種電子產(chǎn)品，尤其是對電池和類似電池類需要電子線路的儲能產(chǎn)品。例如，鋰離子蓄電池用管理系統(tǒng)、鋰聚合物電池用電池管理系統(tǒng)、鉛蓄電池、鎳鎘電池、鎳氫電池、超級電容，以及未來新型儲能產(chǎn)品的外圍電子線路。
[0003]現(xiàn)有技術(shù)中，如圖1所示，當(dāng)控制電路下電或者未上電，充電器的開路電壓與電池組的電壓差大于一定值時，第一驅(qū)動電源VCCl和第二驅(qū)動電源VCC2以及控制信號COPl的電位參考地電位CH-均為高電平，此時晶體管Qll關(guān)斷從而晶體管Q12關(guān)斷，MOS管Q13的柵極和源極之間的電壓為高電平從而驅(qū)動MOS管Q13 —直處于導(dǎo)通狀態(tài)。這時充電器將對電池組一直充電，存在極大的安全隱患。當(dāng)控制信號COPl為低電平，MOS管Q13關(guān)斷時，因為晶體管Qll導(dǎo)通且晶體管Q12導(dǎo)通，第一驅(qū)動電源VCCl通過電阻R15、電阻R13形成回路產(chǎn)生電流，同時第二 VCC2通過電阻R12、晶體管Q12形成回路產(chǎn)生電流，因此導(dǎo)致較大的電量損耗。[0004]由此可以看出，現(xiàn)有的開關(guān)驅(qū)動電路對開關(guān)控制會出現(xiàn)失效的問題，開關(guān)電路的穩(wěn)定性和可靠性較差。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明主要解決的技術(shù)問題是提供一種開關(guān)驅(qū)動電路，能夠解決開關(guān)控制失效等問題，保證了開關(guān)電路的穩(wěn)定性和可靠性。
[0006]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的一個技術(shù)方案是:提供一種開關(guān)驅(qū)動電路，用于驅(qū)動一被控主開關(guān)管，包括:
[0007]驅(qū)動電源，用于提供工作電壓VCC ；
[0008]驅(qū)動緩沖單元，用于接收外部驅(qū)動信號以實現(xiàn)功率放大以及電平變換；
[0009]饋電開關(guān)單元，與驅(qū)動電源以及驅(qū)動緩沖單元連接，驅(qū)動緩沖單元控制饋電開關(guān)單元的導(dǎo)通或關(guān)斷，用以提供或切斷驅(qū)動電壓和電流；
[0010]單向?qū)ǖ尿?qū)動限流單元，連接于饋電開關(guān)單元以及被控主開關(guān)管之間；
[0011]單向?qū)ǖ你Q位開關(guān)單元，并聯(lián)在被控主開關(guān)管的控制端與地之間，與驅(qū)動緩沖單元連接，且受控于驅(qū)動緩沖單元；
[0012]其中，開關(guān)驅(qū)動電路通過單向?qū)ǖ尿?qū)動限流單元輸出用于驅(qū)動被控主開關(guān)管的驅(qū)動電壓和電流；通過單向?qū)ǖ你Q位開關(guān)單元切斷被控主開關(guān)管的驅(qū)動電壓和電流。
[0013]其中，外部驅(qū)動信號為高電平時，驅(qū)動緩沖單元輸出低電平；外部驅(qū)動信號為低電平時，驅(qū)動緩沖單元輸出高電平。
[0014]其中，驅(qū)動緩沖單元輸出高電平時，單向?qū)ǖ你Q位開關(guān)單元呈低阻態(tài)，單向?qū)ǖ酿侂婇_關(guān)單元關(guān)斷；驅(qū)動緩沖單元輸出低電平時，單向?qū)ǖ你Q位開關(guān)單元呈高阻態(tài)，單向?qū)ǖ酿侂婇_關(guān)單元導(dǎo)通。
[0015]其中，驅(qū)動緩沖單元包括電阻R1、電阻R6以及第一開關(guān)管；電阻Rl的第一端連接于工作電壓VCC，電阻Rl的第二端連接于第一開關(guān)管的第二端，外部驅(qū)動信號通過電阻R6
輸入至第一開關(guān)管的第一端，第一開關(guān)管的第三端接地。
[0016]其中，饋電開關(guān)單元包括第二開關(guān)管，第二開關(guān)管的第一端連接于電阻Rl的第二端與第一開關(guān)管的第二端之間，第二開關(guān)管的第三端連接于工作電壓VCC與電阻Rl的第一端之間。
[0017]其中，單向?qū)ǖ尿?qū)動限流單元包括二極管D1、電阻R2、電阻R5、第三開關(guān)管以及第四開關(guān)管，二極管Dl的正端連接于第二開關(guān)管的第二端，二極管Dl的負端連接于電阻R2的第一端，電阻R2的第二端連接于第三開關(guān)管的第二端，第三開關(guān)管的第一端連接于第一開關(guān)的第二端與第二開關(guān)管的第一端之間，并與電阻Rl的第二端連接，電阻R5的第一端連接于第三開關(guān)管的第二端與電阻R2的第二端之間，電阻R5的第二端連接于第四開關(guān)管的第一端，第四開關(guān)管的第三端與被控主開關(guān)連接。
[0018]其中，單向?qū)ǖ你Q位開關(guān)單元包括二極管D2以及電阻R4，電阻R4的第一端連接于第二開關(guān)管的第二端與二極管Dl的正端之間，電阻R4的第二端連接于二極管D2的正端，二極管D2的負端連接于第四開關(guān)管的第二端。
[0019]被控主開關(guān)管的第一端連接于二極管D2的負端與第四開關(guān)管的第二端之間，被控主開關(guān)管的第三端連接于第四開關(guān)管的第三端。
[0020]開關(guān)驅(qū)動電路進一步還包括電阻R3，電阻R3的第一端連接于二極管D2的負端與第四開關(guān)管的第二端之間，并與被控主開關(guān)管的第一端連接，電阻R3的第二端連接于第四開關(guān)管的第三端與被控主開關(guān)管的第三端之間。
[0021]其中，第一開關(guān)管與第三開關(guān)管為NMOS管或NPN三極管；第二開關(guān)管與第四開關(guān)管為PMOS管或PNP三極管。
[0022]本發(fā)明的有益效果是:區(qū)別于現(xiàn)有技術(shù)的情況，本發(fā)明通過驅(qū)動緩沖單元、單向?qū)ǖ你Q位開關(guān)單元以及單向?qū)ǖ酿侂婇_關(guān)單元控制被控主開關(guān)管的通斷，能夠解決開關(guān)控制失效等問題，保證開關(guān)電路的穩(wěn)定性和可靠性。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0023]圖1是現(xiàn)有技術(shù)中開關(guān)驅(qū)動電路示意圖；
[0024]圖2是本發(fā)明實施例的開關(guān)驅(qū)動電路不意圖。
【具體實施方式】
[0025]參閱圖2,圖2是本發(fā)明實施例的開關(guān)驅(qū)動電路示意圖。本實施例所揭示的開關(guān)驅(qū)動電路用于驅(qū)動一被控主開關(guān)管M1，包括:驅(qū)動電源21、驅(qū)動緩沖單元22、驅(qū)動限流單元23、饋電開關(guān)單元24以及鉗位開關(guān)單元25。
[0026]驅(qū)動電源21用于提供工作電壓VCC。
[0027]驅(qū)動緩沖單元22用于接收外部驅(qū)動信號以實現(xiàn)功率放大以及電平變換。在本實施例中，驅(qū)動緩沖單元22包括電阻R1、電阻R6以及第一開關(guān)管Q1。電阻Rl的第一端11連接于工作電壓VCC，電阻Rl的第二端12連接于第一開關(guān)管Ql的第二端22。外部驅(qū)動信號通過電阻R6輸入至第一開關(guān)管Ql的第一端21,第一開關(guān)管Ql的第三端23接地。其中，第一開關(guān)管Ql的第一端21為其柵極，第一開關(guān)管Ql的第二端22為其漏極，第一開關(guān)管Ql的第三端23為其源極。
[0028]饋電開關(guān)單元24與驅(qū)動電源21以及驅(qū)動緩沖單元22連接，驅(qū)動緩沖單元22控制饋電開關(guān)單元24的通斷，用以提供或切斷驅(qū)動電壓和電流。在本實施例中，饋電開關(guān)單元24包括第二開關(guān)管Q2。第二開關(guān)管Q2的第一端31連接于電阻Rl的第二端12與第一開關(guān)管Ql的第二端22之間，第二開關(guān)管Q2的第三端33連接于工作電壓VCC與電阻Rl的第一端11之間。其中，第二開關(guān)管Q2的第一端31，為其柵極，第二開關(guān)管Q2的第二端32為其漏極，第二開關(guān)管Q2的第三端33為其源極。
[0029]驅(qū)動限流單元23單向?qū)ǎ⑦B接于饋電開關(guān)單元24和被控主開關(guān)管Ml之間。在本實施例中，驅(qū)動限流單元23包括二極管D1、電阻R2、電阻R5、第三開關(guān)管Q3以及第四開關(guān)管Q4。二極管Dl的正端連接于第二開關(guān)管Q2的第二端32，二極管Dl的負端連接于電阻R2的第一端41。電阻R2的第二端42連接于第三開關(guān)管Q3的第二端52。第三開關(guān)管Q3的第一端51連接于第一開關(guān)管Ql的第二端22與第二開關(guān)管Q2的第一端31之間，并與電阻Rl的第二端12連接。第三開關(guān)管Q3的第三端53接地。電阻R5的第一端61連接于第三開關(guān)管Q3的第二端52與電阻R2的第二端42之間，電阻R5的第二端62連接于第四開關(guān)管Q4的第一端71，第四開關(guān)管Q4的第三端73與被控主開關(guān)管Ml連接。其中，第三開關(guān)管Q3的第一端51，為其柵極，第三開關(guān)管Q3的第二端52為其漏極，第三開關(guān)管Q3的第三端53為其源極，第四開關(guān)管Q4的第一端71，為其基極，第四開關(guān)管Q4的第二端72為其發(fā)射極，第四開關(guān)管Q4的第三端73為其集電極。
[0030]鉗位開關(guān)單元25單向?qū)ǎ⒙?lián)在被控主開關(guān)管Ml的控制端91與地之間，與驅(qū)動緩沖單元22連接,且受控于驅(qū)動緩沖單元22。在本實施例中，鉗位開關(guān)單元25包括二極管D2以及電阻R4。電阻R4的第一端81連接于第二開關(guān)管Q2的第二端32與二極管Dl的正端之間，電阻R4的第二端82連接于二極管D2的正端，二極管D2的負端連接于第四開關(guān)管Q4的第二端72。
[0031]在本實施例中，被控主開關(guān)管Ml的第一端91連接于二極管D2的負端與第四開關(guān)管Q4的第二端72之間，被控主開關(guān)管Ml的第三端93連接于第四開關(guān)管Q4的第三端73，其中，被控主開關(guān)管Ml的第一端91為其柵極，被控主開關(guān)管Ml的第二端92為其漏極，被控主開關(guān)管Ml的第三端93為其源極。
[0032]在本實施例中，開關(guān)驅(qū)動電路進一步還包括電阻R3。電阻R3的第一端連接于二極管D2的負端與第四開關(guān)管Q4的第二端之間，并與被控主開關(guān)管Ml的第一端連接，電阻R3的第二端連接于第四開關(guān)管Q4的第三端與被控主開關(guān)管Ml的第三端之間。
[0033]以下詳細說明開關(guān)驅(qū)動電路的工作原理:
[0034]當(dāng)控制電路下電或者未上電時，外部驅(qū)動信號為低電平，第一開關(guān)管Ql關(guān)斷，從而使第二開關(guān)管Q2及第三開關(guān)管Q3關(guān)斷。第四開關(guān)管Q4的第三端73與第四開關(guān)管Q4的第一端71之間的電壓為低電平，第四開關(guān)管Q4關(guān)斷，充電器的開路電壓超過電池組電壓許多。此時參考地B-電位將大大高于充電器負端CH-電位，但是因為二極管Dl的單向?qū)ㄗ饔?，B-電位的電壓不能到達被控主開關(guān)管Ml的第一端91，而電阻R3將被控主開關(guān)管Ml的第一端91電位下拉至CH-電位，使被控主開關(guān)管Ml的第一端和被控主開關(guān)管Ml的第三端之間的電壓降為低電平，從而令被控主開關(guān)管Ml維持關(guān)斷狀態(tài)，充電回路斷開。因此，此種設(shè)計方式解決了因為充電器的開路電壓與電池組的電壓差大于一定值時帶來的開關(guān)控制失效等問題，從而保證開關(guān)電路的可靠性。
[0035]當(dāng)控制電路加電后，驅(qū)動電源21 —直為高電平。若外部驅(qū)動信號為為高電平，則第一開關(guān)管Q1、第二開關(guān)管Q2導(dǎo)通，第三開關(guān)管Q3、第四開關(guān)管Q4關(guān)斷。由于參考地B-電位高于CH-電位，VCC電壓經(jīng)過電阻R4和二極管D2輸入到被控主開關(guān)管Ml第一端91的電位參考CH-電位為高電平，從而被控主開關(guān)管Ml導(dǎo)通，充電回路導(dǎo)通。若外部驅(qū)動信號為為低電平，第一開關(guān)管Q1、第二開關(guān)管Q2關(guān)斷，第三開關(guān)管Q3的第一端51電位約等于VCC電位，第三開關(guān)管Q3導(dǎo)通，第四開關(guān)管Q4導(dǎo)通，被控主開關(guān)管Ml第一端91和被控主開關(guān)管Ml第三端之間的結(jié)電容存儲的電荷通過第四開關(guān)管Q4快速釋放，使被控主開關(guān)管Ml第一端91和被控主開關(guān)管Ml第三端之間的電壓低于其開啟閾值電壓從而令被控主開關(guān)管Ml快速關(guān)斷，充電回路斷開，從而解決了因被控主開關(guān)管Ml關(guān)閉后存在電量損耗的問題。
[0036]在本實施例中，第一開關(guān)管Ql與第三開關(guān)管Q3為NMOS管或NPN三極管，第二開關(guān)管Q2與第四開關(guān)管Q4為PMOS管或PNP三極管。
[0037]總而言之，本實施方式的開關(guān)驅(qū)動電路通過驅(qū)動限流單元23輸出用于驅(qū)動被控主開關(guān)管Ml的驅(qū)動電壓和電流。當(dāng)外部驅(qū)動信號為低電平時，驅(qū)動緩沖單元22輸出高電平，饋電開關(guān)單元24關(guān)斷，鉗位開關(guān)單元25為高阻態(tài)，驅(qū)動限流單元23導(dǎo)通，即切斷被控主開關(guān)管Ml的驅(qū)動電壓和電流，因此能夠解決被控主開關(guān)管Ml控制失效等問題，保證了開關(guān)電路的穩(wěn)定性和可罪性，并進一步解決了因被控主開關(guān)管Ml關(guān)閉后存在電量損耗的問題。
[0038]綜上所述，本發(fā)明的開關(guān)驅(qū)動電路充電時導(dǎo)通饋電單元24同時關(guān)斷驅(qū)動限流單元23，驅(qū)動電源21經(jīng)過鉗位開關(guān)單元25控制被控主開關(guān)管Ml導(dǎo)通，而下電或未上電時驅(qū)動限流單元23控制被控主開關(guān)管Ml關(guān)斷，被控主開關(guān)管Ml結(jié)電容存儲的電荷通過驅(qū)動限流單元23快速釋放，從而解決了開關(guān)控制失效等問題，保證了開關(guān)電路的穩(wěn)定性和可靠性。
[0039]以上所述僅為本發(fā)明的實施例，并非因此限制本發(fā)明的專利范圍，凡是利用本發(fā)明說明書及附圖內(nèi)容所作的等效結(jié)構(gòu)或等效流程變換，或直接或間接運用在其他相關(guān)的【技術(shù)領(lǐng)域】，均同理包括在本發(fā)明的專利保護范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種開關(guān)驅(qū)動電路，用于驅(qū)動一被控主開關(guān)管，其特征在于，所述開關(guān)驅(qū)動電路包括: 驅(qū)動電源，用于提供工作電壓VCC ； 驅(qū)動緩沖單元，用于接收外部驅(qū)動信號以實現(xiàn)功率放大以及電平變換； 饋電開關(guān)單元，與所述驅(qū)動電源以及所述驅(qū)動緩沖單元連接，所述驅(qū)動緩沖單元控制所述饋電開關(guān)單元的導(dǎo)通或關(guān)斷，用以提供或切斷驅(qū)動電壓和電流； 單向?qū)ǖ尿?qū)動限流單元，連接于所述饋電開關(guān)單元以及所述被控主開關(guān)管之間；單向?qū)ǖ你Q位開關(guān)單元，并聯(lián)在所述被控主開關(guān)管的控制端與地之間，所述單向?qū)ǖ你Q位開關(guān)單元與所述驅(qū)動緩沖單元連接，且受控于所述驅(qū)動緩沖單元； 其中，所述開關(guān)驅(qū)動電路通過所述單向?qū)ǖ尿?qū)動限流單元輸出用于驅(qū)動所述被控主開關(guān)管的驅(qū)動電壓和電流；通過所述單向?qū)ǖ你Q位開關(guān)單元切斷所述被控主開關(guān)管的驅(qū)動電壓和電流。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述開關(guān)驅(qū)動電路，其特征在于，所述外部驅(qū)動信號為高電平時，所述驅(qū)動緩沖單元輸出低電平；所述外部驅(qū)動信號為低電平時，所述驅(qū)動緩沖單元輸出高電平。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述開關(guān)驅(qū)動電路，其特征在于，所述驅(qū)動緩沖單元輸出高電平時，所述饋電開關(guān)單元關(guān)斷，所述驅(qū)動緩沖單元輸出低電平時，所述饋電開關(guān)單元導(dǎo)通。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述開關(guān)驅(qū)動電路，其特征在于，所述驅(qū)動緩沖單元輸出低電平時，所述單向?qū)ǖ你Q位開關(guān)單元呈高阻態(tài)，所述驅(qū)動緩沖單元輸出高電平時，所述單向?qū)ǖ你Q位開關(guān)單元呈低阻態(tài)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述開關(guān)驅(qū)動電路，其特征在于，所述驅(qū)動緩沖單元包括電阻R1、電阻R6以及第一開關(guān)管；其中，所述電阻Rl的第一端連接于所述工作電壓VCC，所述電阻Rl的第二端連接于所述第一開關(guān)管的第二端，所述外部驅(qū)動信號通過所述電阻R6輸入至所述第一開關(guān)管的第一端，所述第一開關(guān)管的第三端接地。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述開關(guān)驅(qū)動電路，其特征在于，所述饋電開關(guān)單元包括第二開關(guān)管，所述第二開關(guān)管的第一端連接于所述電阻Rl的第二端與所述第一開關(guān)管的第二端之間，所述第二開關(guān)管的第三端連接于所述工作電壓VCC與所述電阻Rl的第一端之間。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述開關(guān)驅(qū)動電路，其特征在于，所述單向?qū)ǖ尿?qū)動限流單元包括二極管D1、電阻R2、電阻R5、第三開關(guān)管以及第四開關(guān)管，其中: 所述二極管Dl的正端連接于所述第二開關(guān)管的第二端，所述二極管Dl的負端連接于所述電阻R2的第一端； 所述電阻R2的第二端連接于所述第三開關(guān)管的第二端，所述第三開關(guān)管的第一端連接于所述第一開關(guān)的第二端與所述第二開關(guān)管的第一端之間，并與所述電阻Rl的第二端連接； 所述電阻R5的第一端連接于所述第三開關(guān)管的第二端與所述電阻R2的第二端之間，所述電阻R5的第二端連接于所述第四開關(guān)管的第一端，所述第四開關(guān)管的第三端與所述被控主開關(guān)連接。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述開關(guān)驅(qū)動電路，其特征在于，所述單向?qū)ǖ你Q位開關(guān)單元包括二極管D2以及電阻R4，其中，所述電阻R4的第一端連接于所述第二開關(guān)管的第二端與所述二極管Dl的正端之間，所述電阻R4的第二端連接于所述二極管D2的正端，所述二極管D2的負端連接于所述第四開關(guān)管的第二端。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述開關(guān)驅(qū)動電路，其特征在于，所述被控主開關(guān)管的第一端連接于所述二極管D2的負端與第四開關(guān)管的第二端之間，所述被控主開關(guān)管的第三端連接于所述第四開關(guān)管的第三端； 所述開關(guān)驅(qū)動電路進一步還包括電阻R3，所述電阻R3的第一端連接于所述二極管D2的負端與第四開關(guān)管的第二端之間，并與所述被控主開關(guān)管的第一端連接，所述電阻R3的第二端連接于所述第四開關(guān)管 的第三端與所述被控主開關(guān)管的第三端之間。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述開關(guān)驅(qū)動電路，其特征在于，所述第一開關(guān)管與所述第三開關(guān)管為NMOS管或NPN三極管；所述第二開關(guān)管與所述第四開關(guān)管為PMOS管或PNP三極管。
【文檔編號】H03K17/687GK103916114SQ201310007128
【公開日】2014年7月9日 申請日期:2013年1月8日 優(yōu)先權(quán)日:2013年1月8日
【發(fā)明者】林田生 申請人:東莞鉅威新能源有限公司