CN113364289A - 一种大功率稳态开关控制电路及其充放电控制方法 - Google Patents

一种大功率稳态开关控制电路及其充放电控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种大功率稳态开关控制电路,其特征在于,包括有双稳态继电器、至少两个功率型场效应晶体管以及负载RL,双稳态继电器的动作端通过电阻R1与电池正极连接,其静止端通过电阻R2与电池负极连接，负载RL的一接线端与电池正极连接；本发明还提供了一种充放电控制方法。本发明能够解决现有的开关控制电路无法实现稳态控制辅助电源的输入问题，且满足电源系统大功率控制的要求。

Description

一种大功率稳态开关控制电路及其充放电控制方法
技术领域
本发明涉及开关控制领域，具体涉及一种大功率稳态开关控制电路及其充放电控制方法。
背景技术
在电源系统中，电源控制模块基于外部控制信号，激活系统电源，并实现对电源进行控制的目的。电源控制模块主要由双稳态开关控制电路、总电压正常指示电路和辅助电源三部分组成；其中，双稳态开关电路通过接收外部的控制信号，稳态控制辅助电源的输入，从而实现锂电源系统控制功能。如附图1所示，现有的开关控制电路包括有电池、继电器开关以及电子负载组成，该开关控制电路由高压接触器串接于放电回路并实现系统电源的开关控制。然而，现有的开关控制电路存在以下缺陷：（1）由于继电器开关接触器触点负载电压和功率低，不能满足锂电源系统功率较大的应用场景；（2）电源系统长时间待机时，不能实现其低功耗的需求；（3）现有的开关控制电路无法实现稳态控制辅助电源的稳定输入。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明提供了大功率稳态开关控制电路及其充放电控制方法，能够解决现有的开关控制电路无法实现稳态控制辅助电源的稳定输入问题，且满足电源系统大功率控制的要求。
本发明的技术方案如下：
一种大功率稳态开关控制电路,其特征在于,包括有双稳态继电器、至少两个功率型场效应晶体管以及负载RL,双稳态继电器的动作端通过电阻R1与电池正极连接,其静止端通过电阻R2与电池负极连接，负载RL的一接线端与电池正极连接；
至少两个功率型场效应晶体管，采用串联连接在电池和负载RL之间，具体包括:功率型场效应晶体管包括有功率型场效应晶体管Q1和功率型场效应晶体管Q2，功率型场效应晶体管Q1的漏极与电池负极连接，功率型场效应晶体管Q2的漏极与负载RL另一接线端连接，功率型场效应晶体管Q1的源极与功率型场效应晶体管Q2的源极连接，功率型场效应晶体管Q1的栅极和功率型场效应晶体管Q2的栅极均与双稳态继电器的静止端连接。
双稳态继电器的驱动线圈端还连接有激励源，激励源的正极与双稳态继电器的驱动线圈正极连接，激励源的负极与双稳态继电器的驱动线圈负极连接。
电阻R1的阻值大于电阻R2的阻值；所述电阻R2两端之间的电压小于或等于功率型场效应晶体管Q1或功率型场效应晶体管Q2的最大启动电压，且大于或等于功率型场效应晶体管Q1或功率型场效应晶体管Q2的最小启动电压，即
Figure DEST_PATH_IMAGE001
。
本发明还提供了一种充放电控制方法，包括有充电控制方法和放电控制方法，其特征在于：
放电控制方法包括以下步骤：
激励源提供正向激励电压至双稳态继电器的驱动线圈端，双稳态继电器的接触端ES闭合，电阻R1和电阻R2之间形成分压电路，电阻R2两端形成压差并驱动功率型场效应晶体管Q1和功率型场效应晶体管Q2导通；电池、负载RL和功率型场效应晶体管之间形成放电回路；
充电控制方法包括以下步骤：
接收充电器的充电信号，激励源提供正向激励电压至双稳态继电器KB的驱动线圈端，双稳态继电器KB的接触端闭合，电阻R1和电阻R2之间形成分压电路，电阻R2两端形成压差并驱动功率型场效应晶体管Q1和功率型场效应晶体管Q2导通；充电器、电池和功率型场效应晶体管之间形成充电回路。
进一步地，放电控制方法还包括以下步骤：
激励源提供负向激励电压至双稳态继电器的驱动线圈端，双稳态继电器的接触端断开，功率型场效应晶体管Q1和功率型场效应晶体管Q2处于断开状态，电池、负载RL和功率型场效应晶体管之间的放电回路断开。
进一步地，充电控制方法还包括以下步骤：
激励源提供负向激励电压至双稳态继电器的驱动线圈端，双稳态继电器的接触端断开，功率型场效应晶体管处于断开状态，电池、负载RL和功率型场效应晶体管之间的充电回路断开。
通过本发明所述的双稳态开关控制电路，当需要给负载RL放电时，激励源提供正向激励电压至双稳态继电器KB的驱动线圈端，双稳态继电器KB的接触端闭合，电阻R1和电阻R2之间形成分压电路，电阻R2两端形成压差并驱动功率型场效应晶体管Q1和功率型场效应晶体管Q2导通；电池、负载RL和功率型场效应晶体管之间形成放电回路；当需要给电池进行充电时，激励源提供正向激励电压至双稳态继电器KB的驱动线圈端，双稳态继电器KB的接触端闭合，电阻R1和电阻R2之间形成分压电路，电阻R2两端形成压差并驱动功率型场效应晶体管Q1和功率型场效应晶体管Q2导通；充电器、电池和功率型场效应晶体管之间形成充电回路，因此，本发明所述的双稳态开关控制电路，能够实现电路中电流的双向流动，从而实现电池充电和放电。
本发明的有益效果：
1.通过本发明中由电阻R1和电阻R2组成的分压电路，通过电阻R2两端之间的电压小于或等于功率型场效应晶体管Q1或功率型场效应晶体管Q2的最大启动电压，且大于或等于功率型场效应晶体管Q1或功率型场效应晶体管Q2的最小启动电压，能够实现对功率型场效应晶体管两端的电压的调节，保证功率型场效应晶体管两端电压在安全范围内，从而防止功率型场效应晶体管烧坏。
2.通过本发明中由电阻R1和电阻R2组成的分压电路，来调节双稳态继电器两端的电压和功率，能够确保其在负载安全电压范围内使用，实现了对辅助电源即电池稳态控制，扩大了电路应用的功率范围，满足了电源系统大功率控制的要求。
附图说明
构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1是现有技术所述的开关控制电路的电路示意图；
图2是本发明实施例所述的大功率稳态开关控制电路的电路示意图；
图3是本发明实施例所述的放电控制方法的流程图；
图4是本发明实施例所述的充电控制方法的流程图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。
如图2所示，本发明实施例提供了一种大功率稳态开关控制电路,包括有双稳态继电器KB、两个功率型场效应晶体管以及负载RL,双稳态继电器KB的动作端通过电阻R1与电池正极连接,其静止端通过电阻R2与电池负极连接，负载RL的一接线端与电池正极连接。
两个功率型场效应晶体管，分别为功率型场效应晶体管Q1和功率型场效应晶体管Q2，功率型场效应晶体管Q1的漏极与电池负极连接，功率型场效应晶体管Q2的漏极与负载RL另一接线端连接，功率型场效应晶体管Q1的源极与功率型场效应晶体管Q2的源极连接，功率型场效应晶体管Q1的栅极和功率型场效应晶体管Q2的栅极均与双稳态继电器的静止端连接；双稳态继电器的驱动线圈端还连接有激励源，激励源的正极与双稳态继电器的驱动线圈正极连接，激励源的负极与双稳态继电器的驱动线圈负极连接。
本发明实施例所述的双稳态开关控制电路，当需要给负载RL放电时，激励源提供正向激励电压至双稳态继电器KB的驱动线圈端，双稳态继电器KB的接触端闭合，电阻R1和电阻R2之间形成分压电路，电阻R2两端形成压差并驱动功率型场效应晶体管Q1和功率型场效应晶体管Q2导通；电池、负载RL和功率型场效应晶体管之间形成放电回路；当需要给电池进行充电时，激励源提供正向激励电压至双稳态继电器KB的驱动线圈端，双稳态继电器KB的接触端闭合，电阻R1和电阻R2之间形成分压电路，电阻R2两端形成压差并驱动功率型场效应晶体管Q1和功率型场效应晶体管Q2导通；充电器、电池和功率型场效应晶体管之间形成充电回路，因此，本发明所述的双稳态开关控制电路，能够实现电路中电流的双向流动，从而实现电池充电和放电。
本实施例中，电阻R1和电阻R2之间形成分压电路中，由于电阻R1的阻值远远大于电阻R2的阻值，所述电阻R2两端之间的电压小于或等于功率型场效应晶体管Q1或功率型场效应晶体管Q2的最大启动电压，且大于或等于功率型场效应晶体管Q1或功率型场效应晶体管Q2的最小启动电压，
Figure 746797DEST_PATH_IMAGE001
，其中
Figure 347542DEST_PATH_IMAGE002
为功率型场效应晶体管Q1或功率型场效应晶体管Q2的最小启动电压，
Figure DEST_PATH_IMAGE003
为电阻R2两端之间的电压，
Figure 279726DEST_PATH_IMAGE004
为功率型场效应晶体管Q1或功率型场效应晶体管Q2的最大启动电压，从而能够实现对功率型场效应晶体管两端的电压的调节，保证功率型场效应晶体管两端电压在安全范围内，从而防止功率型场效应晶体管烧坏。
本发明还提供了一种充放电控制方法，包括有充电控制方法和放电控制方法，如附图3所示，所述放电控制方法包括以下步骤：
S101：激励源提供正向激励电压至双稳态继电器KB的驱动线圈端；
S102：双稳态继电器的接触端闭合，电阻R1和电阻R2之间形成分压电路；
S103： 电阻R2两端形成压差并驱动功率型场效应晶体管Q1和功率型场效应晶体管Q2导通；
S104：电池、负载RL和功率型场效应晶体管之间形成放电回路；
S105：激励源提供负向激励电压至双稳态继电器的驱动线圈端，双稳态继电器KB的接触端断开，功率型场效应晶体管Q1和功率型场效应晶体管Q2处于断开状态，电池、负载RL和功率型场效应晶体管之间的放电回路断开。
如附图4所示，所述充电控制方法包括以下步骤：
S201：接收充电器的充电信号，激励源提供正向激励电压至双稳态继电器KB的驱动线圈端；
S202：双稳态继电器KB的接触端闭合，电阻R1和电阻R2之间形成分压电路；
S203：电阻R2两端形成压差并驱动功率型场效应晶体管Q1和功率型场效应晶体管Q2导通；
S204：充电器、电池和功率型场效应晶体管之间形成充电回路；
S205：激励源提供负向激励电压至双稳态继电器KB的驱动线圈端，双稳态继电器KB的接触端断开，功率型场效应晶体管处于断开状态，电池、负载RL和功率型场效应晶体管之间的充电回路断开。
本发明实施例所述的充放电控制方法与大功率稳态开关控制电路基于同样的发明构思，具备相同的有益效果，在此不再赘述。

Claims (6)

1.一种大功率稳态开关控制电路,其特征在于,包括有双稳态继电器、至少两个功率型场效应晶体管以及负载RL,所述双稳态继电器的动作端通过电阻R1与电池正极连接,其静止端通过电阻R2与电池负极连接，所述负载RL的一接线端与电池正极连接；
所述至少两个功率型场效应晶体管，采用串联连接在电池和负载RL之间，具体包括:
所述功率型场效应晶体管包括有功率型场效应晶体管Q1和功率型场效应晶体管Q2，所述功率型场效应晶体管Q1的漏极与电池负极连接，所述功率型场效应晶体管Q2的漏极与负载RL另一接线端连接，功率型场效应晶体管Q1的源极与功率型场效应晶体管Q2的源极连接，功率型场效应晶体管Q1的栅极和功率型场效应晶体管Q2的栅极均与双稳态继电器的静止端连接。
2.如权利要求1所述的大功率稳态开关控制电路,其特征在于,
所述双稳态继电器的驱动线圈端还连接有激励源，所述激励源的正极与双稳态继电器的驱动线圈正极连接，所述激励源的负极与双稳态继电器的驱动线圈负极连接。
3.如权利要求1所述的大功率稳态开关控制电路,其特征在于,
所述电阻R1的阻值大于电阻R2的阻值；所述电阻R2两端之间的电压小于或等于功率型场效应晶体管Q1或功率型场效应晶体管Q2的最大启动电压，且大于或等于功率型场效应晶体管Q1或功率型场效应晶体管Q2的最小启动电压。
4.一种充放电控制方法，包括有充电控制方法和放电控制方法，其特征在于：
所述放电控制方法包括以下步骤：
激励源提供正向激励电压至双稳态继电器的驱动线圈端，双稳态继电器的接触端ES闭合，电阻R1和电阻R2之间形成分压电路，电阻R2两端形成压差并驱动功率型场效应晶体管Q1和功率型场效应晶体管Q2导通；电池、负载RL和功率型场效应晶体管之间形成放电回路；
所述充电控制方法包括以下步骤：
接收充电器的充电信号，激励源提供正向激励电压至双稳态继电器KB的驱动线圈端，双稳态继电器KB的接触端闭合，电阻R1和电阻R2之间形成分压电路，电阻R2两端形成压差并驱动功率型场效应晶体管Q1和功率型场效应晶体管Q2导通；充电器、电池和功率型场效应晶体管之间形成充电回路。
5.如权利要求3所述的一种充放电控制方法，其特征在于：
所述放电控制方法还包括以下步骤：
激励源提供负向激励电压至双稳态继电器的驱动线圈端，双稳态继电器的接触端断开，功率型场效应晶体管Q1和功率型场效应晶体管Q2处于断开状态，电池、负载RL和功率型场效应晶体管之间的放电回路断开。
6.如权利要求3所述的一种充放电控制方法，其特征在于：
所述充电控制方法还包括以下步骤：
激励源提供负向激励电压至双稳态继电器的驱动线圈端，双稳态继电器的接触端断开，功率型场效应晶体管处于断开状态，电池、负载RL和功率型场效应晶体管之间的充电回路断开。
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