CN218215428U - 一种旁路电路板和电子设备 - Google Patents

Abstract

本申请实施例提供一种旁路电路板和电子设备，涉及电路板设计技术领域。第一面晶体管布置在PCB板的第一面，第二面晶体管布置在PCB板的第二面，非旁路晶体管布置在PCB板的第一面或第二面。第一面晶体管的栅极和第二面晶体管通过PCB板电连接。该电路板集成多个晶体管，从而能与不同的目标器件电连接，实现了一个电路板对多个目标器件旁路或非旁路的控制。将晶体管分为两面布置，进一步节省了电路板面积和所占的空间，提高了器件的集成度，从而节省成本。

Description

一种旁路电路板和电子设备

技术领域

本申请涉及电路板设计技术领域，尤其涉及一种旁路电路板和电子设备。

背景技术

目前动力电池化成、分容设备趋于大功率方向发展，出现了串联型的化成、分容设备，串联的电池可以充电、放电，在充电或放电的过程中，一部分已完成充电或放电的电池可以切出，而不影响其他电池继续充电或放电。旁路控制电路在化成、分容设备应用，实现了电池切入和切出功能。

现有的旁路控制电路，对于每个目标器件都设置一个旁路电路板，且所有的旁路电路板还需要连接到一个转接板。例如化成、分容设备中，对于每个电池都需要一个旁路电路板，每8个旁路电路板连接到一个转接板，5个这样的转接板再串联，以实现电池之间的串联关系。该设计的优势是便于维护，出现异常时拆下有问题的电路板维修，但该设计的制造成本高，不利于产品竞争。

因此，如何降低旁路电路板的制造成本，是需要解决的技术问题。

实用新型内容

本申请的目的在于提供一种旁路电路板和电子设备，以解决现有技术中如何降低旁路电路板的制造成本的技术问题。

为实现上述目的，本申请实施例采取了如下技术方案。

第一方面，本申请实施例提供一种旁路电路板，用于控制多个目标器件旁路或非旁路，旁路电路板包括PCB板和多个绝缘栅型场效应晶体管。

多个绝缘栅型场效应晶体管包括第一面晶体管、第二面晶体管和非旁路晶体管，第一面晶体管、第二面晶体管和非旁路晶体管均包括多个晶体管，第一面晶体管布置在PCB板的第一面，第二面晶体管布置在PCB板的第二面，非旁路晶体管布置在PCB板的第一面和/或第二面；第一面晶体管的栅极和第二面晶体管的栅极通过PCB板电连接，第一面晶体管的漏极和第二面晶体管的漏极通过PCB板电连接。

第一面晶体管和第二面晶体管用于在导通时使目标器件旁路，非旁路晶体管用于在导通时使目标器件非旁路。

可选地，PCB板上设置有通孔或金属化孔，第一面晶体管和第二面晶体管的栅极通过PCB板的通孔或金属化孔电连接，第一面晶体管的漏极和第二面晶体管的漏极通过PCB板的通孔或金属化孔电连接。

可选地，第一面晶体管中的各个晶体管和第二面晶体管中的各个晶体管一一对应，一一对应的晶体管的栅极电连接，每个晶体管为长方形，每个晶体管的源极和漏极位于长方形的第一边；第一面晶体管的第一边和与之一一对应的第二面晶体管的第一边相背布置。

可选地，在PCB板的两边设置有连接座，连接座连接绝缘栅型场效应晶体管的源极或漏极，并用于连接外部电路。

可选地，第一面晶体管和第二面晶体管均呈长方形阵列布置且均划分为多行晶体管。第一面晶体管的每行晶体管和第二面晶体管的每行晶体管中的晶体管一一对应地栅极连接。

可选地，非旁路晶体管布置在PCB板的第一面呈长方形阵列布置且划分为多行晶体管，非旁路晶体管的每行晶体管与第一面晶体管的每行晶体管一一对应，非旁路晶体管的每行晶体管与第一面晶体管的每行晶体管之间设置有多个控制端子，多个控制端子用于连接外部驱动电源与每行晶体管的源极和栅极。

可选地，非旁路晶体管的每行晶体管与第一面晶体管的每行晶体管之间设置有温度元件、电阻和电容，温度元件用于检测晶体管的发热温度。

可选地，旁路电路板还设置有多个导流条，多个导流条位于非旁路晶体管的每行晶体管之间、第一面晶体管的每行晶体管之间和第二面晶体管的每行晶体管之间。非旁路晶体管的同一行晶体管的晶体管通过导流条并联为一组，第一面晶体管的同一行晶体管的晶体管通过导流条并联为一组，第二面晶体管的同一行晶体管的晶体管通过导流条并联为一组。

可选地，每一组并联的晶体管所包含的晶体管的数量和型号均相同。

第二方面，本申请实施例提供一种电子设备，包括第一方面所述的旁路电路板。

相对于现有技术，本申请具有以下有益效果：

本申请实施例提供的旁路电路板和电子设备，通过集成多个晶体管与不同的目标器件电连接，实现了一个电路板对多个目标器件旁路或非旁路的控制。

相较于现有的每个目标器件对应一个旁路电路板、n个目标器件对应n个旁路电路板，本申请实施例能减少旁路电路板的使用数量，便于控制和布线。

在晶体管布置上，将晶体管分为两面布置，进一步节省了电路板面积和所占的空间，提高了器件的集成度，从而节省成本。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本申请实施例提供的一种旁路电路板示意图；

图2为本申请实施例提供的一种旁路电路原理图；

图3为本申请实施例提供的一种旁路电路原理图节点对应的电路板连接座示意图；

图4为本申请实施例提供的一种第一面和第二面的MOSFET管脚关系图；

图5为本申请实施例提供的一种旁路电路板的两个长方形阵列MOSFET形成的中间区域示意图。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。在不冲突的情况下，下述的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在本申请的描述中，需要说明的是，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。术语“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。

现有的旁路控制电路，现有的每个目标器件对应一个旁路电路板、n个目标器件对应n个旁路电路板，但该方案设计、制造成本高，不利于产品竞争。

为了克服以上问题，本申请实施例提供了一种旁路电路板用于控制多个目标器件旁路或非旁路，旁路电路板包括PCB板和多个绝缘栅型场效应晶体管。

可参阅图1，多个绝缘栅型场效应晶体管可简称为晶体管，包括第一面晶体管、第二面晶体管和非旁路晶体管，第一面晶体管和第二面晶体管用于在导通时使目标器件旁路，因此第一面晶体管和第二面晶体管可称为旁路晶体管，非旁路晶体管用于在导通时使目标器件非旁路。

第一面晶体管S1，S4，S7，第二面晶体管S2，S5，S8，以及非旁路晶体管S3，S6，S9，第一面晶体管布置在PCB板的第一面，第二面晶体管布置在PCB板的第二面，非旁路晶体管布置在PCB板的第一面和/或第二面。

第一面晶体管的栅极和第二面晶体管的栅极通过PCB板电连接，第一面晶体管的漏极和第二面晶体管的漏极通过PCB板电连接。连接的方式可以是在PCB板上设置通孔或金属化孔，第一面晶体管和第二面晶体管的栅极通过PCB板的通孔或金属化孔电连接。第一面晶体管的漏极和第二面晶体管的漏极通过PCB板的通孔或金属化孔电连接，还可以设置导流条辅助通孔或金属化孔实现第一面晶体管和第二面晶体管的连接关系。

本申请实施例提供的旁路电路板，通过集成多个晶体管与不同的目标器件电连接，实现了一个电路板对多个目标器件旁路或非旁路的控制。相较于现有的每个目标器件对应一个旁路电路板、n个目标器件对应n个旁路电路板，本申请实施例能减少旁路电路板的使用数量，便于控制和布线。

在晶体管布置上，将晶体管分为两面布置，进一步节省了电路板面积和所占的空间，提高了器件的集成度，从而节省成本。

图1展示了具有三行绝缘栅型场效应晶体管的实施方式，每行绝缘栅型场效应晶体管对应一个目标器件，因此可以控制3个目标器件的旁路或非旁路。

图2展示了对应的电路原理图，三个绝缘栅型场效应晶体管可以控制一个目标器件的旁路或非旁路，例如对于目标器件B1：

①S3导通，S1、S2截止则控制目标器件B1非旁路；

②S1、S2导通，S3截止则控制目标器件B1旁路。

即，S1,S2,S4,S5,S7,S8为旁路晶体管，S3,S6,S9为非旁路晶体管。

旁路晶体管中，S1,S4,S7是防反接晶体管。防反接晶体管也不是必须设置的，防反接晶体管的作用是防止目标器件反接而导致电路故障。例如目标器件是电池，正常接法是图中上端为正极，下端为负极，若目标器件B1接反，上端为负极，下端为正极，那么可能会形成从正极流经S2、S3到达负极的短路电流，造成故障。而有S1防反接晶体管的情况下，则该短路电流在S1处能被截止。

图2展示的电路原理图的详细技术方案、原理、有益效果等，还可参见申请号为202210908265.6的专利内容。本申请实施例的旁路电路板也是为该方案所设计的一种电路板。

从图2可以看出，一些晶体管的源极到漏极方向是相向设置的，例如S1和S2的方向是相对的，为了易于实现这种设置下的电流的通断，本申请实施例选用绝缘栅型场效应晶体管，本申请中也可简称为MOS管或MOSFET。若设置为普通三极管，在反向电流的情况下可能会导致三极管击穿而损坏，绝缘栅型场效应晶体管在导通的状态下可以容许较大的双向电流，实现切换电流方向的功能。

例如目标器件为电池时，充电和放电是相反方向的，而用一个绝缘栅型场效应晶体管就可以适应相反方向电流的通过。

如图1，为了实现S1和S2的串联，可以将导流条设置在S1和S2附近。图中未示出S1和S2的引脚。S1和S2的引脚可以朝向同一方向，例如在图1中朝上，此时可以设置导流条在S1、S2的上方。

同理，可以设置所有晶体管的引脚朝同一个方向，即在图中，晶体管S1,S2,S4,S5,S7,S8的引脚均朝上，导流条可以设置在S1、S2的上方、S4、S5上方、S7、S8上方，即导流条位于晶体管的行与行之间，排列具有规律性。

为了连接晶体管和图2所示的目标器件、功能模块和旁路驱动电源，可以在PCB板的两边设置有连接座，连接座连接晶体管的源极或漏极，并用于连接外部电路。图3展示出了电路原理图中各个节点与旁路电路板中各个连接座的对应关系。可以看出：

①当设置一个旁路电路板对应n个目标器件时，需要2n+1个连接座。

②2n+1个连接座中，1个连接座连接于旁路电路的首端，即连接座1对应图中最上面的节点，2n个连接座连接于n个目标器件的两端。

③2n个连接座中，最后一个连接座即连接于目标器件的末端，

也连接于整个旁路的末端。

此时，再分析与目标器件串联的S3、S6、S9，可以看出，S3连接于连接座1、连接座2之间，S6连接于连接座3、连接座4之间，S9连接于连接座5、连接座6之间。

S1的一端连接于连接座1，S4的一端连接于连接座3，S7的一端连接于连接座5。

可以设置S1、S3在同一行，S4、S6在同一行，S7、S9在同一行。因此，同一行的晶体管由一行导流条连通到连接座上。

可以在S1的另一面的位置设置S2，在S4的另一面的位置设置S5，在S7的另一面的位置设置S8。这样，充分利用了PCB板的两面，节省了电路板面积。即，第一面晶体管中的各个晶体管和第二面晶体管中的各个晶体管一一对应。一一对应的晶体管的栅极电连接，且一一对应的晶体管的漏极电连接。

一种实施方式中，每个晶体管为长方形，如图4，每个晶体管的源极和漏极位于长方形的第一边。

S1在第一面，S2可以在第二面与S1呈旋转180度的方向布置，此时每个S极和G极刚好对应，即每个S极之间和G极之间的连接线段呈互相平行状，便于PCB板布线。

为了尽量减小电路板的面积，可以让晶体管的长方形主体部分全部或部分重合如图4，即第一面晶体管S1的第一边和与之一一对应的第二面晶体管S2的第一边相背布置。

如图1，可以设置防反接晶体管S1、S4、S7和非旁路晶体管S3、S6、S9分别位于PCB板的中轴线两侧。

晶体管需要匹配目标器件的电流，可以通过多个晶体管并联，以满足更大的电流。S1,S2,S3,S4,S5,S6,S7,S8,S9中的每一个都是由一个晶体管集合组成，这些晶体管集合可以是相同的晶体管集合，各个晶体管集合可以选用相同数量、相同型号的晶体管。例如数量为6个、型号为HYG011N04LS1TA时，S1相当于一行6个晶体管并联，S2相当于一行6个晶体管并联，第一面的第一行共有12个晶体管，即第一面的每一行都有12个晶体管，第二面的每一行都有6个晶体管。第二面的每一行的6个晶体管可以对应第一面左面或右面的6个晶体管位置布置，布局整齐而美观。

即防反接晶体管S1、S4、S7呈一个长方形阵列布置，非旁路晶体管S3、S6、S9也呈一个长方形阵列布置。这两个长方形中间形成一个区域，如图5中间的长方形空白区域，可以将控制端子设置在该区域，也可以在该区域设置辅助晶体管工作的电阻、电容，还可以设置用于检测晶体管的发热温度的温度元件，例如热敏电阻。还可以对应地设置温度信号连接座以便信号连接。连接座既可以布置在与旁路晶体管同一面，也可以布置在与非旁路晶体管同一面；还可以设置一部分连接座位于第一面，另一部分连接座位于第二面。本申请实施例对此不做限定。三极管、二极管、稳压二极管、电阻和电容等附属器件也可以布置在空间较多的一面。

在晶体管的行与行之间，可以设置导流条，非旁路晶体管的同一行晶体管的晶体管(例如S3)通过导流条并联为一组，第一面晶体管的同一行晶体管的晶体管(例如S1)通过导流条并联为一组，第二面晶体管的同一行晶体管的晶体管(例如S2)通过导流条并联为一组。申请人发现，当导流条设置有一定宽度时，导流条起到足够的散热作用，而无需额外的散热辅助部件。

基于上述实施例，本申请实施例还提供一种电子设备，包括上述的旁路电路板。

总体来说，本申请提出了一种旁路电路板和电子设备，通过集成多个晶体管、设置多个连接座与不同的目标器件电连接，实现了一个电路板对多个目标器件旁路或非旁路的控制。将晶体管分为两面布置，进一步节省了电路板面积和所占的空间，提高了器件的集成度，从而节省成本。

以上所描述的装置及系统实施例仅仅是示意性的，可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。

上述仅为本申请较佳的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种旁路电路板，用于控制多个目标器件旁路或非旁路，其特征在于，所述旁路电路板包括PCB板和多个绝缘栅型场效应晶体管；

所述多个绝缘栅型场效应晶体管包括第一面晶体管、第二面晶体管和非旁路晶体管，所述第一面晶体管、所述第二面晶体管和所述非旁路晶体管均包括多个晶体管，所述第一面晶体管布置在所述PCB板的第一面，所述第二面晶体管布置在PCB板的第二面，所述非旁路晶体管布置在所述PCB板的第一面和/或第二面；所述第一面晶体管的栅极和所述第二面晶体管的栅极通过所述PCB板电连接，所述第一面晶体管的漏极和所述第二面晶体管的漏极通过所述PCB板电连接；

所述第一面晶体管和所述第二面晶体管用于在导通时使所述目标器件旁路，所述非旁路晶体管用于在导通时使所述目标器件非旁路。

2.如权利要求1所述的旁路电路板，其特征在于，所述PCB板上设置有通孔或金属化孔，所述第一面晶体管和所述第二面晶体管的栅极通过所述PCB板的通孔或金属化孔电连接，所述第一面晶体管的漏极和所述第二面晶体管的漏极通过所述PCB板的通孔或金属化孔电连接。

3.如权利要求2所述的旁路电路板，其特征在于，所述第一面晶体管中的各个晶体管和所述第二面晶体管中的各个晶体管一一对应，一一对应的晶体管的栅极电连接，每个晶体管为长方形，每个晶体管的源极和漏极位于长方形的第一边；所述第一面晶体管的第一边和与之一一对应的第二面晶体管的第一边相背布置。

4.如权利要求1所述的旁路电路板，其特征在于，在所述PCB板的两边设置有连接座，所述连接座连接所述绝缘栅型场效应晶体管的源极或漏极，并用于连接外部电路。

5.如权利要求1所述的旁路电路板，其特征在于，所述第一面晶体管和所述第二面晶体管均呈长方形阵列布置且均划分为多行晶体管；

所述第一面晶体管的每行晶体管和所述第二面晶体管的每行晶体管中的晶体管一一对应地栅极连接。

6.如权利要求5所述的旁路电路板，其特征在于，所述非旁路晶体管布置在所述PCB板的第一面呈长方形阵列布置且划分为多行晶体管，所述非旁路晶体管的每行晶体管与所述第一面晶体管的每行晶体管一一对应，所述非旁路晶体管的每行晶体管与所述第一面晶体管的每行晶体管之间设置有多个控制端子，所述多个控制端子用于连接外部驱动电源与所述每行晶体管的源极和栅极。

7.如权利要求6所述的旁路电路板，其特征在于，所述非旁路晶体管的每行晶体管与所述第一面晶体管的每行晶体管之间设置有温度元件、电阻和电容，所述温度元件用于检测晶体管的发热温度。

8.如权利要求6所述的旁路电路板，其特征在于，旁路电路板还设置有多个导流条，所述多个导流条位于所述非旁路晶体管的每行晶体管之间、所述第一面晶体管的每行晶体管之间和所述第二面晶体管的每行晶体管之间；

所述非旁路晶体管的同一行晶体管的晶体管通过导流条并联为一组，所述第一面晶体管的同一行晶体管的晶体管通过导流条并联为一组，所述第二面晶体管的同一行晶体管的晶体管通过导流条并联为一组。

9.如权利要求8所述的旁路电路板，其特征在于，每一组并联的晶体管所包含的晶体管的数量和型号均相同。

10.一种电子设备，其特征在于，包括权利要求1-9任一项所述的旁路电路板。

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