CN214674397U

CN214674397U - 一种双电池切换电路

Info

Publication number: CN214674397U
Application number: CN202023317375.0U
Authority: CN
Inventors: 胡鑫策; 刘加龙; 余湘涛
Original assignee: Beijing Aeonmed Co Ltd
Current assignee: Beijing Aeonmed Co Ltd
Priority date: 2020-12-31
Filing date: 2020-12-31
Publication date: 2021-11-09
Anticipated expiration: 2030-12-31

Abstract

本实用新型属于医用电池充放电技术领域，具体是一种双电池切换电路，该电路将电池充电与放电的PMOS管的复用，只需控制4个PMOS管状态，双电池的开关均由一对镜像PMOS管构成。该电路可减少电子元器件数量、减小电路占用面积，降低成本。

Description

一种双电池切换电路

技术领域

本实用新型属于医用电池充放电技术领域，具体是一种双电池切换电路。

背景技术

呼吸机的工作离不开电源，由于现场环境的限制，呼吸机可能需要较长时间断开交流电使用，而单电池组不足以支撑机器长时间工作，为解决这一问题，双电池切换供电成为首选。

现有的双电池切换电路如图1所示，一路开关由一对大电流镜像PMOS管构成，现有技术共需4路开关，即共需要8个PMOS管。由于总共需要8个大电流的PMOS管，成本较高，电路占用面积较大。

中国实用新型专利CN 209046330 U公开了一种充放电切换电路及双电池充放电自动切换装置，包括：第一MOS管、第二MOS管、第一电阻、第二电阻、第三电阻和第四电阻；所述第一电阻的一端分别连接所述第一MOS管的源极以及充电端口；所述第一电阻的另一端分别连接所述第一MOS管的栅极以及所述第二电阻的一端；所述第二电阻的另一端连接充电使能端口；所述第三电阻的一端分别连接所述第二MOS管的源极、所述第一MOS管的漏极以及电池端口；所述第三电阻的另一端分别连接所述第二MOS管的栅极以及所述第四电阻的一端；所述第四电阻的另一端连接放电使能端口；所述第二MOS管的漏极连接放电端口。但该专利的元件仍然较多，而且该专利PMOS管没有使用镜像连接，无法抑制电池放电时电流从充电端的MOS管流出，电路较为复杂，需要进一步的改进。

实用新型内容

本实用新型的目的在于，提供一种双电池切换电路，该电路可减少电子元器件数量、减小电路占用面积，降低成本。

为达到上述目的，本实用新型采用了如下的技术方案：

一种双电池切换电路，所述电路包括第一电池、第二电池、第一大电流PMOS管、第二大电流PMOS管、第三大电流PMOS管、第四大电流PMOS管、第五NMOS管、第六NMOS管、第七NMOS管、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻、第六电阻、第七电阻、第八电阻、第九电阻、第一二极管、第二二极管、第三二极管；

第一电池与第一大电流PMOS管的漏极连接，第二大电流PMOS管的漏极与充放电端连接；第一大电流PMOS管的源极与第二大电流PMOS管的源极连接；第一电阻的一端与第一大电流PMOS管的源极和第二大电流PMOS管的源极连接，第一电阻的另一端与第一大电流PMOS管的栅极和第二大电流PMOS管的栅极连接；

第二电池与第三大电流PMOS管的漏极连接，第四大电流PMOS管的漏极与充放电端连接；第三大电流PMOS管的源极与第四大电流PMOS管的源极连接；第二电阻的一端与第三大电流PMOS管的源极和第四大电流PMOS管的源极连接，第二电阻的另一端与第三大电流PMOS管的栅极和第四大电流PMOS管的栅极连接；

第三电阻的一端与第一大电流PMOS管的栅极和第二大电流PMOS管的栅极连接，另一端与第六NMOS管的漏极连接，同时该另一端还与第一二极管的负极连接，第一二极管的负极还与第六NMOS管的漏极连接；第四电阻的一端与第六NMOS管的栅极连接，另一端与第六NMOS管的源极连接，第六NMOS管的源极接地；

第五电阻的一端与第三大电流PMOS管的栅极和第四大电流PMOS管的栅极连接，另一端与第七NMOS管的漏极连接；第六电阻的一端与第七NMOS管的栅极连接，另一端与第七NMOS管的源极连接，第七NMOS管的源极接地，第七NMOS管的栅极与第一二极管的正极连接；

第七电阻的一端与第七NMOS管的栅极连接，另一端与电源端D3V3连接；

第九电阻的一端与第二二极管的负极和第三二极管的负极连接，另一端与第六NMOS管的栅极连接；

第五NMOS管的源极与第一电池的选择使能位连接，第五NMOS管的漏极与第二二极管的正极连接，第五NMOS管的栅极与第一电池的状态标志位连接；第八电阻的一端与第五NMOS管的源极连接，另一端与第五NMOS管的栅极连接；第三二极管的正极与第二电池的状态标志位连接。

进一步地，所述充放电端包括第四二极管和第五二极管，第四二极管的负极与第二大电流PMOS管的漏极和第四大电流PMOS管的漏极连接，第五二极管的正极与第二大电流PMOS管的漏极和第四大电流PMOS管的漏极连接；第四二极管的正极与充电端口连接，第五二极管的负极与放电端口连接。

更进一步地，所述充放电端还包括第六二极管和第七二极管，第六二极管的负极和第七二极管的负极均与放电端口连接，第六二极管的正极与外部直流端口连接，第七的正极与交直流输入端口连接。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果在于：

本实用新型实现了电池充电与放电的PMOS管的复用，只需控制4个PMOS管状态，即可实现电池组的切换，降低了控制逻辑的复杂程度；减少了元器件数量，节省成本和空间。

附图说明

图1为现有技术中双电池切换电路示意图；

图2为本实用新型双电池切换电路示意图；

图3为本实用新型双电池切换电路原理图。

具体实施方式

下面以附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。

实施例1

如图2-图3所示，一种双电池切换电路，所述电路包括第一电池BAT1、第二电池BAT2、第一大电流PMOS管Q1、第二大电流PMOS管Q2、第三大电流PMOS管Q3、第四大电流PMOS管Q4、第五NMOS管Q5、第六NMOS管Q6、第七NMOS管Q7、第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5、第六电阻R6、第七电阻R7、第八电阻R8、第九电阻R9、第一二极管D1、第二二极管D2、第三二极管D3；

第一电池BAT1与第一大电流PMOS管Q1的漏极连接，第二大电流PMOS管Q2的漏极与充放电端连接；第一大电流PMOS管Q1的源极与第二大电流PMOS管Q2的源极连接；第一电阻R1的一端与第一大电流PMOS管Q1的源极和第二大电流PMOS管Q2的源极连接，第一电阻R1的另一端与第一大电流PMOS管Q1的栅极和第二大电流PMOS管Q2的栅极连接；

第二电池与第三大电流PMOS管Q3的漏极连接，第四大电流PMOS管Q4的漏极与充放电端连接；第三大电流PMOS管Q3的源极与第四大电流PMOS管Q4的源极连接；第二电阻R2的一端与第三大电流PMOS管Q3的源极和第四大电流PMOS管Q4的源极连接，第二电阻R2的另一端与第三大电流PMOS管Q3的栅极和第四大电流PMOS管Q4的栅极连接；

第三电阻R3的一端与第一大电流PMOS管Q1的栅极和第二大电流PMOS管Q2的栅极连接，另一端与第六NMOS管Q6的漏极连接，同时该另一端还与第一二极管D1的负极连接，第一二极管D1的负极还与第六NMOS管Q6的漏极连接；第四电阻R4的一端与第六NMOS管Q6的栅极连接，另一端与第六NMOS管Q6的源极连接，第六NMOS管Q6的源极接地；

第五电阻R5的一端与第三大电流PMOS管Q3的栅极和第四大电流PMOS管Q4的栅极连接，另一端与第七NMOS管Q7的漏极连接；第六电阻R6的一端与第七NMOS管Q7的栅极连接，另一端与第七NMOS管Q7的源极连接，第七NMOS管Q7的源极接地，第七NMOS管Q7的栅极与第一二极管D1的正极连接；

第七电阻R7的一端与第七NMOS管Q7的栅极连接，另一端与电源端D3V3连接；

第九电阻R9的一端与第二二极管D2的负极和第三二极管D3的负极连接，另一端与第六NMOS管Q6的栅极连接；

第五NMOS管Q5的源极与第一电池BAT1的选择使能位MCU_BAT1_EN连接，第五NMOS管Q5的漏极与第二二极管D2的正极连接，第五NMOS管Q5的栅极与第一电池BAT1的状态标志位BAT1_VAL连接；第八电阻R8的一端与第五NMOS管Q5的源极连接，另一端与第五NMOS管Q5的栅极连接；第三二极管D3的正极与第二电池的状态标志位BAT2_VAL连接。

所述充放电端包括第四二极管D4和第五二极管D5，第四二极管D4的负极与第二大电流PMOS管Q2的漏极和第四大电流PMOS管Q4的漏极连接，第五二极管D5的正极与第二大电流PMOS管Q2的漏极和第四大电流PMOS管Q4的漏极连接；第四二极管D4的正极与充电端口CHARGE_OUT连接，第五二极管D5的负极与放电端口POWER_BUS连接。

所述充放电端还包括第六二极管D6和第七二极管D7，第六二极管D6的负极和第七二极管D7的负极均与放电端口POWER_BUS连接，第六二极管D6的正极与外部直流端口EXT-DC_IN连接，第七的正极与交直流输入端口AC-DC_IN连接。

本实施例电路的电池组充电和放电回路复用同一组大电流PMOS管，即需要大电流PMOS管的数量共为4个。二极管保证了供电方向的一致性。

图3中主要部件说明：

“BAT1_VAL”为电池1状态标志位。标志位置高电平：电池1失效；标志位置低电平：电池1有效。

“BAT2_VAL”为电池2状态标志位。标志位置高电平：电池2失效；标志位置低电平：电池2有效。

“MCU_BAT1_EN”为电池1选择使能位。

“BAT1_EN”为电池1导通使能位。使能位置高电平：使电池1截止；使能位置低电平：使电池1导通。

“BAT2_EN”为电池2导通使能位。使能位置高电平：使电池2截止；使能位置低电平：使电池2导通。

其中，Q1与Q2为大电流PMOS管，将Q1与Q2镜像连接，即Q1与Q2的源极连接，可防止MOS管上的二极管单向导通，R1的一端与Q1和Q2的源极连接，另一端与Q1和Q2的栅极连接。电池1与Q1的漏极连接，Q2与充放电端连接。电池2与Q3、Q4、R2同理。

R3一端与Q2的栅极连接，另一端与Q6的漏极连接；R4的一端与Q6的栅极连接，另一端与Q6的源极连接，Q6的源极接地。R5、R6和Q7同理。

R7一端与Q7的栅极连接，另一端与电源端D3V3连接。

肖特基二极管D1正极与Q7的栅极连接，负极与Q6的漏极连接。

Q5的源极与电池1的选择使能位MCU_BAT1_EN连接，漏极与D2的正极连接，栅极与电池1状态标志位BAT1_VAL连接；R8一端与Q5的源极连接，另一端与栅极连接；

D3的正极与电池2状态标志位BAT2_VAL连接；R9的一端与D2和D3的负极连接，另一端与Q6的栅极连接。

当电池1电压BATT1_V大于基准电压(如4.7V)时，电池1状态标志位BAT1_VAL置为低电平，小于基准电压(如4.7V)时，电池1状态标志位BAT1_VAL置为高电平。电池2状态标志位BAT2_VAL同理。

在图3所示电路中，Q6与Q7两个NMOS管组成的互锁电路可以实现电池1与电池2只有一路导通另一路截止，达到电池组切换的效果。电路分析如下：

当点A为高电平时，Q6导通，点B和电池1导通使能位BAT1_EN置低电平，Q7截止，电池2导通使能位BAT2_EN置高电平，电池1导通，电池2截止。当点A为低电平时，Q6截止，点B电池1导通使能位BAT1_EN置高电平，Q7导通，电池2导通使能位BAT2_EN置低电平，电池2导通，电池1截止。

电池1状态标志位BAT1_VAL和电池2状态标志位BAT2_VAL切换电池导通，具体的实施方法如下：

当两个电池的电压全部大于基准电压(如4.7V)时，电池1的选择使能位MCU_BAT1_EN置低电平，电池1导通；当电池1状态标志位BAT1_VAL为高电平，电池2状态标志位BAT2_VAL为低电平时，即点A为低电平，电池1截止，电池2导通；当电池1状态标志位BAT1_VAL为低电平，电池2状态标志位BAT2_VAL为高电平时，即点A为高电平，电池2截止，电池1导通。

根据电池实际放电和充电的电流选用，本实施例中选用的为SI7463ADP，最大电流可达到14.4A。

本实施例中的二极管均使用肖特基二极管，型号为SS16，不限于其他型号。

本实施例中的其他元器件均可购买得到。

本实施例中：

(1)放电状态：电池1优先放电。当电池1电量将耗尽时，切换为电池2放电。电池2电量将耗尽，切换为电池1放电。

(2)充电状态：电池1优先充电。当电池1电量充满或断开连接时，切换为电池2充电。当电池2电量充满或断开连接时，切换为电池1充电。

(3)电池2充电时，断开交流电，电池2由充电变为放电，若电池2当前电量与电压不能满足当前需求，MCU监测到电池2电压降低，将MCU_BAT1_EN置高电平，切换为电池1导通放电。

本实施例中D1选用肖特基二极管，如果采用普通二极管导通会产生0.7V的压降，使Q5一直为导通状态，防止电流流入电源端D3V3，影响其他使用电源D3V3的器件。

本实用新型未详细说明的内容均可采用本领域的常规技术知识。

最后所应说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制。尽管参照实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应该理解，对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，都不脱离本实用新型技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。

Claims

1.一种双电池切换电路，其特征在于，所述电路包括第一电池、第二电池、第一大电流PMOS管、第二大电流PMOS管、第三大电流PMOS管、第四大电流PMOS管、第五NMOS管、第六NMOS管、第七NMOS管、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻、第六电阻、第七电阻、第八电阻、第九电阻、第一二极管、第二二极管、第三二极管；

2.根据权利要求1所述的双电池切换电路，其特征在于，所述充放电端包括第四二极管和第五二极管，第四二极管的负极与第二大电流PMOS管的漏极和第四大电流PMOS管的漏极连接，第五二极管的正极与第二大电流PMOS管的漏极和第四大电流PMOS管的漏极连接；第四二极管的正极与充电端口连接，第五二极管的负极与放电端口连接。

3.根据权利要求1或2所述的双电池切换电路，其特征在于，所述充放电端还包括第六二极管和第七二极管，第六二极管的负极和第七二极管的负极均与放电端口连接，第六二极管的正极与外部直流端口连接，第七的正极与交直流输入端口连接。