CN105846804A

CN105846804A - 基于多路选通的高压测量开关电路

Info

Publication number: CN105846804A
Application number: CN201610173099.4A
Authority: CN
Inventors: 黄胜明; 段权珍; 刘慧敏; 苏林
Original assignee: Tianjin University of Technology
Current assignee: Tianjin University of Technology
Priority date: 2016-03-24
Filing date: 2016-03-24
Publication date: 2016-08-10

Abstract

本发明公开了一种基于多路选通的高压测量开关电路，包括多组结构相同的开关电路，每一组开关电路包括电阻Rn、电阻Rn’、晶体管Mn、晶体管Mn’(n＝1,2,3……N)；其中电阻Rn的一端接待测电压Vn，电阻Rn的另一端接到晶体管Mn的栅极；晶体管Mn的源极接待测电压Vn，晶体管Mn的漏极接到晶体管Mn’的漏极；晶体管Mn’的源极接到输出电压Vout；电阻Rn’的一端接到输出电压Vout，电阻Rn’的另一端接到晶体管Mn’的栅极。该基于多路选通的高压测量开关电路能够保证在一组开关电路开启时，其它组的开关电路仍然能够处于正常工作状态。

Description

基于多路选通的高压测量开关电路

技术领域

本发明属于高压开关设计技术领域，特别涉及一种基于多路选通的高压测量开关电路。

背景技术

随着人们对生活质量要求的不断提高，人们越来越关注周围的生活环境。为了减小汽车的尾气排放，提高人们的生活质量，电动自行车、电动汽车、单脚滑行车等新型交通工具越来越受到人们的关注和喜爱。其中，电池是这些产品的主要组成部分，它的安全性和使用寿命成为了产品设计考虑的重点。为了提高电池的使用寿命以及确保电池使用的安全性，电池充放电监视、管理和控制电路已被研发出，并且有效地应用在不同的产品当中。图1为一个12节级联电池组监视框图，在图1中，通过对选通电路3中的开关电路2的控制，监测电路4实现对每一节电池充放电情况的监控，由于多节电池的级联，位于电池组顶端的电池电压较高。图2为开关电路接通时间序列图，图1中的开关电路s1在图2中对应的t1段时间内打开，开关电路s2在图2中对应的t2段时间内打开…，即在级联的12节电池中，每个时间段只允许其中的一节电池被选通，并在此期间完成对选通电池的监测和控制。图3为典型的高压开关电路图，开关电路s11选通的电池是级联电池组的最顶端的电池，电压V11为最高电压，所以从高到低电压依次为电压V11，V22……，当开关电路s11开启时，电压Vout1与电压V11相等，此时开关电路s22……均为闭合状态。以开关电路s22为例，开关电路s22中的电阻R22无电流流过，且电阻R22上无电压差产生，也就是说晶体管M22的栅极电压与其源极相等，其为电压V22。这时，晶体管M22的漏极电压为Vout1，由于开关电路s11为打开状态，Vout1＝V11。换句话说PMOS晶体管M22的漏极电压较大，晶体管M22不能正确地工作在正常区域，使晶体管M22中的PN结处于正偏状态(MOS管中的PN结应处于反偏状态)，最终开关电路s22不能正确的处于完全关闭状态。因此该高压开关不能正常的工作。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于多路选通的高压测量开关电路。

为此，本发明技术方案如下：

一种基于多路选通的高压测量开关电路包括多组结构相同的开关电路，每一组开关电路包括电阻Rn、电阻Rn’、晶体管Mn、晶体管Mn’(n＝1,2,3……N)；其中电阻Rn的一端接待测电压Vn，电阻Rn的另一端接到晶体管Mn的栅极；晶体管Mn的源极接待测电压Vn，晶体管Mn的漏极接到晶体管Mn’的漏极；晶体管Mn’的源极接到输出电压Vout；电阻Rn’的一端接到输出电压Vout，电阻Rn’的另一端接到晶体管Mn’的栅极。

所述的电阻Rn、电阻Rn’型号完全相同；晶体管Mn、晶体管Mn’型号完全相同。

所述的晶体管Mn、晶体管Mn’均为PMOS增强型高压晶体管。

与现有技术相比，该基于多路选通的高压测量开关电路在一组高压开关电路开启时，其它组的开关电路仍然处于正常工作状态。

附图说明

图1为12节级联电池组监控框图。

图2为开关电路接通时间序列图。

图3为典型的高压开关电路图。

图4为本发明的基于多路选通的高压测量开关电路图。

图5为基于两路高压测量开关电路图。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例对本发明做进一步的说明，但下述实施例绝非对本发明有任何限制。

如图4所示，本发明提供的基于多路选通的高压测量开关电路包括多组结构相同的开关电路，每一组开关电路sn包括电阻Rn、电阻Rn’、晶体管Mn、晶体管Mn’(n＝1,2,3……N)；其中电阻Rn的一端接待测电压Vn，电阻Rn的另一端接到晶体管Mn的栅极；晶体管Mn的源极接待测电压Vn，晶体管Mn的漏极接到晶体管Mn’的漏极；晶体管Mn’的源极接到输出电压Vout；电阻Rn’的一端接到输出电压Vout，电阻Rn’的另一端接到晶体管Mn’的栅极。

所述的晶体管Mn、晶体管Mn’均为PMOS增强型高压晶体管。

本发明提供的基于多路选通的高压测量开关电路的工作原理如下：

如图5所示，待测电压V1>待测电压V2，在t1时间段内仅开启开关电路s1；

调整电阻R1上的电流，使晶体管M1的源极和栅极之间的压差满足晶体管M1的开启条件，调整电阻R1’上的电流，使晶体管M1’的源极和栅极之间的压差满足晶体管M1’的开启条件，晶体管M1与晶体管M1’处于打开状态，则

V1＝Vm1(1)

Vout＝Vm1(2)

由公式(1)与公式(2)可知，输出电压V_out与待测电压V1的大小相等，即

Vout＝V1(3)

此时开关电路s2处于断开状态，晶体管M2的源极和栅极之间的压差为零，即晶体管M2的栅极电压为V2；晶体管M2’的源极和栅极之间的压差为零，即晶体管M2’的栅极电压等于V1，晶体管M2与晶体管M2’共享漏极电压Vm2，开关电路s2不受输出电压Vout的影响，处于正常工作状态；

在t2时间段内仅开启开关电路s2，并断开开关电路s1，

调整电阻R2上的电流，使晶体管M2的源极和栅极之间的压差满足晶体管M2的开启条件，调整电阻R2’上的电流，使晶体管M2’的源极和栅极之间的压差满足晶体管M2’的开启条件，晶体管M2与晶体管M2’处于打开状态，则

V2＝Vm2(4)

Vout＝Vm2(5)

由公式(4)与公式(5)可知，输出电压V_out与待测电压V2的大小相等，即

Vout＝V2(6)

此时开关电路s1处于断开状态，晶体管M1的源极和栅极之间的压差为零，即晶体管M1的栅极电压为V1；晶体管M1’的源极和栅极之间的压差为零，即晶体管M1’的栅极电压等于V2，晶体管M1与晶体管M1’共享漏极电压Vm1，开关电路s1不受输出电压Vout的影响，处于正常工作状态；

同理，当开关电路组数为n时，本发明提供的基于多路选通的高压测量开关在一组开关电路处于开启状态时，其它组开关电路的工作状态不受输出电压Vout的影响。

Claims

1.一种基于多路选通的高压测量开关电路，其特征在于，所述的基于多路选通的高压测量开关电路包括多组结构相同的开关电路，每一组关电路包括电阻Rn、电阻Rn’、晶体管Mn、晶体管Mn’(n＝1,2,3……N)；其中电阻Rn的一端接待测电压Vn，电阻Rn的另一端接到晶体管Mn的栅极；晶体管Mn的源极接待测电压Vn，晶体管Mn的漏极接到晶体管Mn’的漏极；晶体管Mn’的源极接到输出电压Vout；电阻Rn’的一端接到输出电压Vout，电阻Rn’的另一端接到晶体管Mn’的栅极。

2.根据权利要求1所述的基于多路选通的高压测量开关电路，其特征在于，所述的电阻Rn、电阻Rn’型号完全相同；晶体管Mn、晶体管Mn’型号完全相同。

3.根据权利要求1所述的基于多路选通的高压测量开关电路，其特征在于，所述的晶体管Mn、晶体管Mn’均为PMOS增强型高压晶体管。