CN214591356U - 一种mos管压差自动调节装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了电池化成技术领域的一种MOS管压差自动调节装置，包括一MOS管压差检测电路、一压差比对电路、一窗口电流比较电路、一压降调节使能电路、一电源驱动芯片以及一MCU；所述MCU分别与MOS管压差检测电路、压降调节使能电路、压差比对电路以及窗口电流比较电路连接；所述压差比对电路的输入端与MOS管压差检测电路的输出端连接，输出端与所述压降调节使能电路连接；所述压降调节使能电路的输入端与窗口电流比较电路的输出端连接，输出端与所述电源驱动芯片连接。本实用新型的优点在于：实现自适应调节MOS管压差，进而极大的降低了MOS管功耗。

Description

一种MOS管压差自动调节装置

技术领域

本实用新型涉及电池化成技术领域，特别指一种MOS管压差自动调节装置。

背景技术

锂离子电池的化成，就是对制造出来的锂离子电池进行第一次小电流的充电，用于在负极表面形成一层钝化层，即固体电解质界面膜(SEI膜)。电池化成的过程中，即前端电源给电池充电的过程中，电池的电压逐渐抬升，而前端电源并不能自适应电池电压的抬升，导致前端电源的MOS管在接收到电池电压上升的反馈信号后，压降(压差)变小。MOS管压降变小，且在输出整体阻抗变化不大的情况下，使得前端电源输出的带载能力下降，增大了输出功耗以及产生的热量。

因此，如何提供一种MOS管压差自动调节装置，实现自适应调节MOS管压差，进而降低MOS管功耗，成为一个亟待解决的问题。

发明内容

本实用新型要解决的技术问题，在于提供一种MOS管压差自动调节装置，实现自适应调节MOS管压差，进而降低MOS管功耗。

本实用新型提供了一种MOS管压差自动调节装置，包括一MOS管压差检测电路、一压差比对电路、一窗口电流比较电路、一压降调节使能电路、一电源驱动芯片以及一MCU；

所述MCU分别与MOS管压差检测电路、压降调节使能电路、压差比对电路以及窗口电流比较电路连接；所述压差比对电路的输入端与MOS管压差检测电路的输出端连接，输出端与所述压降调节使能电路连接；所述压降调节使能电路的输入端与窗口电流比较电路的输出端连接，输出端与所述电源驱动芯片连接。

进一步地，所述MOS管压差检测电路包括一运放U1B、一电阻R1、一电阻R2、一电阻R3、一电阻R7以及一电阻R8；

所述运放U1B的引脚5与电阻R2以及电阻R7连接，引脚6与电阻R1以及电阻R3连接，引脚7与电阻R3、电阻R8、压差比对电路以及MCU连接；所述电阻R7接地；所述电阻R2与MCU连接。

进一步地，所述压差比对电路包括一运放U1A、一电阻R4、一电阻R5、一电阻R6以及一电容C1；

所述运放U1A的引脚1与电阻R6以及压降调节使能电路连接，引脚2与电阻R4连接，引脚3与电阻R5以及电容C1连接；所述电阻R6以及电容C1均接地；所述电阻R5与MOS管压差检测电路连接；所述电阻R4与MCU连接。

进一步地，所述窗口电流比较电路包括一运放U3、一二极管D2、一发光二极管LED2、一电阻R15、一电阻R16以及一电阻R20；

所述运放U3的引脚1与二极管D2以及发光二极管LED2的输入端连接，引脚3与电阻R16以及电阻R20连接，引脚4与电阻R15连接；所述电阻R20与二极管D2的输出端连接；所述发光二极管LED2的输出端与压降调节使能电路连接；所述电阻R15与MCU连接。

进一步地，所述压降调节使能电路包括一光耦U4、一MOS管Q1、一电阻R9、一电阻R10、一电阻R11、一电阻R12、一电阻R13、一电阻R14、一电阻R17、一电容C2、一电容C3以及一电容C4；

所述光耦U4的引脚1与电阻R11以及电阻R12连接，引脚2与电阻R12连接并接地，引脚3与压差比对电路连接，引脚4与MOS管Q1的漏极连接；所述MOS管Q1的栅极与电阻R13、电阻R14以及电容C2连接，源极与电容C2以及电阻R14连接并接地；所述电阻R13与窗口电流比较电路连接；

所述电阻R11与电阻R17、电阻R9、电阻R10以及电容C3连接；所述电容C4的一端与电容C3以及电阻R17连接并接地，另一端与电阻R9以及电源驱动芯片连接；所述电阻R10与MCU连接。

本实用新型的优点在于：

通过设置MOS管压差检测电路实时比对前端电压值FB_VOUT和后端电压值VF_MOS，设置窗口电流比较电路实时比对输出电流值FB_IOUT和电流标准值ICON_SET，基于比对结果使能压降调节使能电路工作，调节前端电压输出值V_SET和分压值V_SET_F；MCU基于前端电压输出值V_SET设置后端电压值VF_MOS输出给MOS管压差检测电路，电源驱动芯片基于分压值V_SET_F设置前端电源的输出电压，进而对前端电源的MOS管压差进行调节，即自适应调节MOS管压差，减少多余负载消耗，降低MOS管功耗以及产生的热量，改善整体的散热效果，提升输出效率。

附图说明

下面参照附图结合实施例对本实用新型作进一步的说明。

图1是本实用新型一种MOS管压差自动调节装置的电路原理框图。

图2是本实用新型MOS管压差检测电路的电路图。

图3是本实用新型压差比对电路的电路图。

图4是本实用新型窗口电流比较电路的电路图。

图5是本实用新型压降调节使能电路的电路图。

图6是本实用新型电源驱动芯片的电路图。

图7是本实用新型MCU的电路图。

图8是本实用新型一种MOS管压差自动调节装置的使用状态示意图。

图9是本实用新型工作原理的流程图。

具体实施方式

本申请实施例中的技术方案，总体思路如下：通过设置MOS管压差检测电路实时比对前端电压值FB_VOUT和后端电压值VF_MOS，设置窗口电流比较电路实时比对输出电流值FB_IOUT和电流标准值ICON_SET，基于比对结果使能压降调节使能电路工作，调节前端电压输出值V_SET和分压值V_SET_F；MCU基于前端电压输出值V_SET设置后端电压值VF_MOS输出给MOS管压差检测电路，电源驱动芯片基于分压值V_SET_F设置前端电源的输出电压，实现自适应调节MOS管压差，进而降低MOS管功耗。

请参照图1至图9所示，本实用新型一种MOS管压差自动调节装置的较佳实施例，包括一MOS管压差检测电路、一压差比对电路、一窗口电流比较电路、一压降调节使能电路、一电源驱动芯片以及一MCU；所述MOS管压差检测电路用于比对前端电压值FB_VOUT和后端电压值VF_MOS，并输出电压差值FV_DEF；所述压差比对电路用于比对电压差值FV_DEF和保护压差控制值VDEF_SET，并输出触发信号CONB；所述窗口电流比较电路用于比对输出电流值FB_IOUT和电流标准值ICON_SET，并输出触发信号CONA；所述压降调节使能电路用于基于触发信号CONA和触发信号CONB调节前端电压输出值V_SET和分压值V_SET_F；所述电源驱动芯片用于调节前端电源的输出电压，型号优选为SG3525；所述MCU用于控制自动调节装置的工作，型号优选为STM32F405RGT6；

所述MCU分别与MOS管压差检测电路、压降调节使能电路、压差比对电路以及窗口电流比较电路连接；所述压差比对电路的输入端与MOS管压差检测电路的输出端连接，输出端与所述压降调节使能电路连接；所述压降调节使能电路的输入端与窗口电流比较电路的输出端连接，输出端与所述电源驱动芯片连接。

所述MOS管压差检测电路包括一运放U1B、一电阻R1、一电阻R2、一电阻R3、一电阻R7以及一电阻R8；所述运放U1B的型号优选为ADA4522-2；

所述运放U1B的引脚5与电阻R2以及电阻R7连接，引脚6与电阻R1以及电阻R3连接，引脚7与电阻R3、电阻R8、压差比对电路以及MCU连接；所述电阻R7接地；所述电阻R2与MCU连接。

所述压差比对电路包括一运放U1A、一电阻R4、一电阻R5、一电阻R6以及一电容C1；所述运放U1A的型号优选为ADA4522-2；

所述运放U1A的引脚1与电阻R6以及压降调节使能电路连接，引脚2与电阻R4连接，引脚3与电阻R5以及电容C1连接；所述电阻R6以及电容C1均接地；所述电阻R5与MOS管压差检测电路连接；所述电阻R4与MCU连接。

所述窗口电流比较电路包括一运放U3、一二极管D2、一发光二极管LED2、一电阻R15、一电阻R16以及一电阻R20；所述运放U3的型号优选为OPA188；

所述运放U3的引脚1与二极管D2以及发光二极管LED2的输入端连接，引脚3与电阻R16以及电阻R20连接，引脚4与电阻R15连接；所述电阻R20与二极管D2的输出端连接；所述发光二极管LED2的输出端与压降调节使能电路连接；所述电阻R15与MCU连接。

所述压降调节使能电路包括一光耦U4、一MOS管Q1、一电阻R9、一电阻R10、一电阻R11、一电阻R12、一电阻R13、一电阻R14、一电阻R17、一电容C2、一电容C3以及一电容C4；所述光耦U4的型号优选为AQY212S；所述MOS管Q1的型号优选为NCE2312；

所述光耦U4的引脚1与电阻R11以及电阻R12连接，引脚2与电阻R12连接并接地，引脚3与压差比对电路连接，引脚4与MOS管Q1的漏极连接；所述MOS管Q1的栅极与电阻R13、电阻R14以及电容C2连接，源极与电容C2以及电阻R14连接并接地；所述电阻R13与窗口电流比较电路连接；

所述电阻R11与电阻R17、电阻R9、电阻R10以及电容C3连接；所述电容C4的一端与电容C3以及电阻R17连接并接地，另一端与电阻R9以及电源驱动芯片连接；所述电阻R10与MCU连接。

还包括一显示屏；所述显示屏与MCU连接，用于显示前端电压值FB_VOUT、后端电压值VF_MOS、电压差值FV_DEF、输出电流值FB_IOUT、保护压差控制值VDEF_SET、电流标准值ICON_SET。

本实用新型的工作原理包括如下步骤：

步骤S10、MOS管压差检测电路采集前端电源中，MOS管的前端电压值FB_VOUT，将所述前端电压值FB_VOUT减去MCU反馈的后端电压值VF_MOS，得到电压差值FV_DEF并输入压差比对电路以及MCU；

步骤S20、压差比对电路将所述电压差值FV_DEF减去MCU设置的保护压差控制值VDEF_SET得到触发信号CONB，并输入压降调节使能电路；

步骤S30、窗口电流比较电路采集前端电源的输出电流值FB_IOUT，将所述输出电流值FB_IOUT减去MCU设置的电流标准值ICON_SET得到触发信号CONA，并输入压降调节使能电路；

步骤S40、压降调节使能电路基于所述触发信号CONA和触发信号CONB使能光耦U4工作，调节前端电压输出值V_SET并输入MCU，调节分压值V_SET_F并输入电源驱动芯片；

步骤S50、MCU基于所述前端电压输出值V_SET设置后端电压值VF_MOS输出给MOS管压差检测电路，电源驱动芯片基于所述分压值V_SET_F设置前端电源的输出电压，完成前端电源的MOS管压差的调节。

所述步骤S20具体为：

压差比对电路判断所述电压差值FV_DEF是否小于MCU设置的保护压差控制值VDEF_SET，若是，则则向压降调节使能电路输出低电平的触发信号CONB；若否，则向压降调节使能电路输出高电平的触发信号CONB。

所述步骤S30具体为：

窗口电流比较电路采集前端电源的输出电流值FB_IOUT，判断所述输出电流值FB_IOUT是否小于MCU设置的电流标准值ICON_SET，若是，则向压降调节使能电路输出低电平的触发信号CONA；若否，则向压降调节使能电路输出高电平的触发信号CONA。

即运放U3组成正反馈电路，一旦触发，运放U3的引脚1输出高电平，直到R16/R20的分压值小于电流标准值ICON_SET，才输出低电平，所以触发信号CONA为窗口触发信号。

所述步骤S40具体为：

当所述触发信号CONA为高电平时，导通MOS管Q1，向光耦U4输出高电平，结合触发信号CONB的高电平使能光耦U4工作，进而通过电阻R9和电阻R10的分压作用生成前端电压输出值V_SET以及分压值V_SET_F，并将所述前端电压输出值V_SET输入MCU，将所述分压值V_SET_F输入电源驱动芯片。即只有当所述触发信号CONA和触发信号CONB均为高电平时才使能光耦U4工作。

综上所述，本实用新型的优点在于：

通过设置MOS管压差检测电路实时比对前端电压值FB_VOUT和后端电压值VF_MOS，设置窗口电流比较电路实时比对输出电流值FB_IOUT和电流标准值ICON_SET，基于比对结果使能压降调节使能电路工作，调节前端电压输出值V_SET和分压值V_SET_F；MCU基于前端电压输出值V_SET设置后端电压值VF_MOS输出给MOS管压差检测电路，电源驱动芯片基于分压值V_SET_F设置前端电源的输出电压，进而对前端电源的MOS管压差进行调节，即自适应调节MOS管压差，减少多余负载消耗，降低MOS管功耗以及产生的热量，改善整体的散热效果，提升输出效率。

虽然以上描述了本实用新型的具体实施方式，但是熟悉本技术领域的技术人员应当理解，我们所描述的具体的实施例只是说明性的，而不是用于对本实用新型的范围的限定，熟悉本领域的技术人员在依照本实用新型的精神所作的等效的修饰以及变化，都应当涵盖在本实用新型的权利要求所保护的范围内。

Claims (5)

1.一种MOS管压差自动调节装置，其特征在于：包括一MOS管压差检测电路、一压差比对电路、一窗口电流比较电路、一压降调节使能电路、一电源驱动芯片以及一MCU；

所述MCU分别与MOS管压差检测电路、压降调节使能电路、压差比对电路以及窗口电流比较电路连接；所述压差比对电路的输入端与MOS管压差检测电路的输出端连接，输出端与所述压降调节使能电路连接；所述压降调节使能电路的输入端与窗口电流比较电路的输出端连接，输出端与所述电源驱动芯片连接。

2.如权利要求1所述的一种MOS管压差自动调节装置，其特征在于：所述MOS管压差检测电路包括一运放U1B、一电阻R1、一电阻R2、一电阻R3、一电阻R7以及一电阻R8；

所述运放U1B的引脚5与电阻R2以及电阻R7连接，引脚6与电阻R1以及电阻R3连接，引脚7与电阻R3、电阻R8、压差比对电路以及MCU连接；所述电阻R7接地；所述电阻R2与MCU连接。

3.如权利要求1所述的一种MOS管压差自动调节装置，其特征在于：所述压差比对电路包括一运放U1A、一电阻R4、一电阻R5、一电阻R6以及一电容C1；

所述运放U1A的引脚1与电阻R6以及压降调节使能电路连接，引脚2与电阻R4连接，引脚3与电阻R5以及电容C1连接；所述电阻R6以及电容C1均接地；所述电阻R5与MOS管压差检测电路连接；所述电阻R4与MCU连接。

4.如权利要求1所述的一种MOS管压差自动调节装置，其特征在于：所述窗口电流比较电路包括一运放U3、一二极管D2、一发光二极管LED2、一电阻R15、一电阻R16以及一电阻R20；

所述运放U3的引脚1与二极管D2以及发光二极管LED2的输入端连接，引脚3与电阻R16以及电阻R20连接，引脚4与电阻R15连接；所述电阻R20与二极管D2的输出端连接；所述发光二极管LED2的输出端与压降调节使能电路连接；所述电阻R15与MCU连接。

5.如权利要求1所述的一种MOS管压差自动调节装置，其特征在于：所述压降调节使能电路包括一光耦U4、一MOS管Q1、一电阻R9、一电阻R10、一电阻R11、一电阻R12、一电阻R13、一电阻R14、一电阻R17、一电容C2、一电容C3以及一电容C4；

所述光耦U4的引脚1与电阻R11以及电阻R12连接，引脚2与电阻R12连接并接地，引脚3与压差比对电路连接，引脚4与MOS管Q1的漏极连接；所述MOS管Q1的栅极与电阻R13、电阻R14以及电容C2连接，源极与电容C2以及电阻R14连接并接地；所述电阻R13与窗口电流比较电路连接；

所述电阻R11与电阻R17、电阻R9、电阻R10以及电容C3连接；所述电容C4的一端与电容C3以及电阻R17连接并接地，另一端与电阻R9以及电源驱动芯片连接；所述电阻R10与MCU连接。

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