CN209170223U - 一种低耗电降压电源电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种低耗电降压电源电路。包括电阻R1、N沟道场效应管V1、二极管D1、电容C1和C2；电阻R1的一端与电池组中第N节电池的正极连接，电阻R1的另一端与N沟道场效应管V1的漏极连接，N沟道场效应管V1的源极与电容C1的一端连接，并作为整体电路的输出正极，N沟道场效应管V1的栅极与二极管D1的阴极、电容C2的一端连接，二极管D1的阳极与电池组中第i节电池的正极连接，电容C1的另一端与电容C2的另一端相连接至电池组中第1节电池的负极连接，并作为整体电路的输出负极，其中，N为大于等于3的整数，i为整数，且2≤i＜N，第N节电池为电池组中最高位电池。本实用新型电源电路组成简单，成本低。

Description

一种低耗电降压电源电路

技术领域

本实用新型属于便携式电子产品应用领域，具体涉及一种低耗电降压电源电路。

背景技术

随着锂离子电池的应用日益广泛，越来越多的电子产品采用锂离子电池供电，有些应用中锂离子电池组电压达到了60V以上，例如一些电动平衡车、电动自行车和机器人用电池组等产品，电池组充满时电压达到了63V。在锂离子电池管理系统中，常在负端用场效应管作为保护用功率器件，场效应管的驱动电压在10V～18V之间，电池管理系统中所用的控制芯片和通信芯片有不少是由5V或3.3V进行供电的，市场上多数的线性降压三端稳压器件的输入电压只能承受40V，无法直接从60V通过三端稳压器件进行降压来产生5V以下电源，因此电池管理系统中常常会需要采用两级降压来进行供电，先从60V经过一个线性降压电路降到10V～18V之间的电压，再将该电压经过三端稳压器件降压到5V或3.3V给芯片供电，并将10V～18V电压作为负端保护场效应管的驱动电压。现有的电池管理系统方案中从60V降压到10V～18V的电源电路通常采用DC/DC降压式开关电源或是线性降压电路，降压电路平时会有一定的电流消耗，以较小的电流工作而继续消耗着电池的电量。

现有的产品是以锂离子电池供电又是高电压电池组时，电源方案中从60V降压到10V～18V的电源电路通常采用DC/DC降压式开关电源或是线性降压电路，降压电路平时会有一定的电流消耗，由于它是长期工作，一直在消耗内部电池的电量，如果长期在仓库中存放时，会使电子产品内部的电池因为长时间小电流耗电而导致过放电，使内部电池损坏或产品长期存放后无法正常开机，使得产品放在仓库中长期存储时需要进行定期充电来维护，增加了不少维护成本。而若采用本申请中的低耗电降压电源电路方案，可以做到内部的降压电源电路只有很低的静态消耗电流（理论上为0uA），而且成本很低，方案简单，并易于实现。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种低耗电降压电源电路，该电源电路组成简单，成本低，有良好的实用性和经济性。

为实现上述目的，本实用新型的技术方案是：一种低耗电降压电源电路，包括电阻R1、N沟道场效应管V1、二极管D1、电容C1和C2；电阻R1的一端与电池组中第N节电池的正极连接，电阻R1的另一端与N沟道场效应管V1的漏极连接，N沟道场效应管V1的源极与电容C1的一端连接，并作为所述低耗电降压电源电路的输出正极，N沟道场效应管V1的栅极与二极管D1的阴极、电容C2的一端连接，二极管D1的阳极与电池组中第i节电池的正极连接，电容C1的另一端与电容C2的另一端相连接至电池组中第1节电池的负极连接，并作为所述低耗电降压电源电路的输出负极，其中，N为大于等于3的整数，i为整数，且2≤i＜N，第N节电池为电池组中最高位电池。

进一步的，所述电阻R1为限流电阻，电容C1为滤波电容。

进一步的，所述二极管D1可采用电阻替代或二极管D1可直接短接。

进一步的，所述电容C2可直接短接。

相较于现有技术，本实用新型具有以下有益效果：本实用新型的电源电路具体降压特性，可以将高电压输入降到一定范围的稳定电压，降压电路的静态耗电流接近于0，在以电池供电的电子产品应用中由于静态耗电量很低，使产品在关机状态下电池耗电很小，产品可以存储很长的时间，降低了产品存储时的维护成本；该电源电路组成简单，成本很低，有良好的实用性和经济性。

附图说明

图1是本实用新型一实例的一种低耗电降压电源电路原理图。

具体实施方式

下面结合附图，对本实用新型的技术方案进行具体说明。

本实用新型提供了一种低耗电降压电源电路，包括电阻R1、N沟道场效应管V1、二极管D1、电容C1和C2；电阻R1的一端与电池组中第N节电池的正极连接，电阻R1的另一端与N沟道场效应管V1的漏极连接，N沟道场效应管V1的源极与电容C1的一端连接，并作为所述低耗电降压电源电路的输出正极，N沟道场效应管V1的栅极与二极管D1的阴极、电容C2的一端连接，二极管D1的阳极与电池组中第i节电池的正极连接，电容C1的另一端与电容C2的另一端相连接至电池组中第1节电池的负极连接，并作为所述低耗电降压电源电路的输出负极，其中，N为大于等于3的整数，i为整数，且2≤i＜N，第N节电池为电池组中最高位电池。

实施例1：

如图1所示，一种低耗电降压电源电路，降压电源电路由5个电子元器件连接组成，分别为电阻R1、N沟道场效应管V1、二极管D1、以及电容C1和C2。其中R1为限流电阻，用于避免电源电路上电时瞬间电流过大；二极管D1及电容C2为场效应管V1的G栅极提供稳定的驱动电压，使V1导通开启，并使输出电压达到一定电压值后不再上升；C1为滤波电容。各部分的连接关系如下：电路中电阻R1的一端与电池组中最高一节电池的正极连接；电阻R1的另一端与V1的漏极连接；V1的源极与C1的正极连接，成为电源电路的输出正极；二极管D1的正极与电池组中低位第4节的电池正极连接；D1的负极与电容C2的一端以及V1的栅极相连接；电池组的负极与C2的另一端以及C1的负极连接，同时成为电源电路的输出负极。

该稳压电源电路的工作过程如下：在接通输入电源的瞬间，此时电路的输出为0V，电池组中低位第4节的电池正极通过二极管D1迅速对C2电容进行充电，使C2电容的电压很快上升到接近于4节电池的电压（在锂离子电池组中，约为12V～16V），场效应管V1的栅极电压也很快达到接近4节电池的电压；由于这时V1的GS极之间存有较大压差，驱动场效应管V1导通，输入电源通过R1和导通的V1对C1电容进行充电，C1电容上的电压（即输出电压）逐渐上升，随着输出电压上升，V1的栅极与源极之间的电压差会逐渐减小，当V1的栅极与源极之间的电压差减小到等于V1的栅极开启电压VGS值（约为1.1V～2V）时，由于栅极与源极之间的电压不够大，场效应管V1会趋向截止关断状态，因此C1上的电压会不再上升，处于稳定状态，这时电路的输出电压=低3节电池电压-D1压降-V1的VGS开启电压值，作为锂离子电池应用时，输出电压基本上会在10V～15V之间；由于该电路的驱动电路本身不耗电，由电压驱动场效应管V1的绝缘栅极，电路达到稳定状态后本身不消耗电流，因此该电路成为一个耗电流为零的低功耗降压电路。

从实际应用情况来看，该电源电路的成本很低，未接负载情况下的静态消耗电流是0 ，在接入负载有电流变化情况下，输出电压可以稳定在10V～15V之间，可以用于驱动场效应管，也可以用于三端稳压器件的输入端作为前级降压，达到了高电压电池组供电输入时的降压目的，并具有电路简单、低成本、低静态耗电流的效果。

实施例2：

一种低耗电降压电源电路，除二极管D1采用电阻替代，其与部分均与实施例1的低耗电降压电源电路的电路结构一致。

实施例3：

一种低耗电降压电源电路，除二极管D1直接短接，其与部分均与实施例1的低耗电降压电源电路的电路结构一致。

实施例4：

一种低耗电降压电源电路，除电容C2省略，其与部分均与实施例1的低耗电降压电源电路的电路结构一致。

实施例5：

一种低耗电降压电源电路，除电容C2省略，其与部分均与实施例2的低耗电降压电源电路的电路结构一致。

实施例6：

一种低耗电降压电源电路，除电容C2省略，其与部分均与实施例3的低耗电降压电源电路的电路结构一致。

以上是本实用新型的较佳实施例，凡依本实用新型技术方案所作的改变，所产生的功能作用未超出本实用新型技术方案的范围时，均属于本实用新型的保护范围。

Claims (7)

1.一种低耗电降压电源电路，其特征在于，包括电阻R1、N沟道场效应管V1、二极管D1、电容C1和C2；电阻R1的一端与电池组中第N节电池的正极连接，电阻R1的另一端与N沟道场效应管V1的漏极连接，N沟道场效应管V1的源极与电容C1的一端连接，并作为所述低耗电降压电源电路的输出正极，N沟道场效应管V1的栅极与二极管D1的阴极、电容C2的一端连接，二极管D1的阳极与电池组中第i节电池的正极连接，电容C1的另一端与电容C2的另一端相连接至电池组中第1节电池的负极连接，并作为所述低耗电降压电源电路的输出负极，其中，N为大于等于3的整数，i为整数，且2≤i＜N，第N节电池为电池组中最高位电池。

2.根据权利要求1所述的一种低耗电降压电源电路，其特征在于，所述电阻R1为限流电阻，电容C1为滤波电容。

3.根据权利要求1或2所述的一种低耗电降压电源电路，其特征在于，所述二极管D1可采用电阻替代。

4.根据权利要求1或2所述的一种低耗电降压电源电路，其特征在于，所述二极管D1可直接短接。

5.根据权利要求1或2所述的一种低耗电降压电源电路，其特征在于，所述电容C2可直接短接。

6.根据权利要求3所述的一种低耗电降压电源电路，其特征在于，所述电容C2可直接短接。

7.根据权利要求4所述的一种低耗电降压电源电路，其特征在于，所述电容C2可直接短接。