迟滞比较器、应用其的电压判断电路以及电池均衡电路的制作方法

本发明涉及一种电力电子技术，更具体地说，涉及一种迟滞比较器、应用其的电压判断电路以及电池均衡电路。

背景技术：

传统的迟滞比较器示意图如图1所示，由两个比较器和逻辑电路构成。输入电压VREF接入两个比较器的反相输入端，两个比较器的正相输入端分别接收迟滞上限电压VA和迟滞下限电压VB。当输入电压VREF大于上限电压VA时，则比较器U1和比较器U2都输出低电平，逻辑电路输出低电平；当输入电压VREF低于下限电压VB时，则比较器U1和比较器U2都输出高电平，则比较器输出高电平。当输入电压VREF大小介于上限电压VA和下限电压VB之间时，逻辑电路输出不改变。该迟滞比较器的滞回电压为VA-VB。

然而，由于两个比较器之间精度、偏置电压等参数会有所不同，当滞回电压VA-VB远小于输入电压VREF时，则滞回电压的精度难以保证。而且需要通过调节上限电压VA和下限电压VB来调节第一电压，实现比较复杂，系统成本高。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明提供了一种迟滞比较器，以解决现有技术中，由于迟滞比较器采用两个比较器构成而造成的滞回电压的精度难以保证的问题。

第一方面，提供一种迟滞比较器，包括：

迟滞电压产生电路，用于生成第一电压，所述第一电压为带有迟滞的电压；

比较电路，用于接收一输入电压和所述第一电压，输出比较信号；

控制电路，用于根据所述比较信号生成控制信号，所述控制信号用以控制所述迟滞电压产生电路输出不同的第一电压。

优选地，当所述比较信号为有效电平时，所述第一电压为上限电压；当所述比较信号为无效电平时，所述第一电压为下限电压，且所述上限电压大于所述下限电压。

优选地，当所述输入电压大于所述上限电压时，所述控制电路控制所述迟滞电压产生电路输出下限电压；当所述输入电压小于所述下限电压时，所述控制电路控制所述迟滞电压产生电路输出上限电压。

优选地，所述迟滞电压产生电路包括：

第一电流源电路，由第一开关和第一电流源串联构成；

第一电阻，其一端连接至所述第一电流源电路的一端，另一端连接至一预定电压；

其中，在所述第一电流源电路和所述第一电阻的公共连接点处生成所述第一电压。

优选地，所述迟滞电压产生电路还包括：

第二电流源电路，由第二开关和第二电流源串联构成，所述第二电流电路的一端连接至所述第一电阻和所述第一电流源电路的公共连接点，另一端连接至地；

其中，在所述第一电流源电路、所述第二电流源电路以及所述第一电阻的公共连接点处生成所述第一电压。

优选地，所述迟滞电压产生电路包括：

第三电流源电路，由第三开关和第三电流源串联构成；

第二电阻，其一端连接至所述第三电流源电路的一端，另一端连接至一预定电压，所述第三电流源电路的一端接地；

其中，在所述第三电流源电路和所述第二电阻的公共连接点处生成所述第一电压。

第二方面，提供一种电压判断电路，包括：

电路模块，由电路模块一和电路模块二串联连接构成；

以及，上述的迟滞比较器；

其中，所述电路模块的一端经分压电路连接至所述比较电路的输入端，另一端连接至地；所述电路模块一和所述电路模块二的公共连接点的电压作为所述预定电压。

第三方面，提供一种电池均衡电路，包括：

电池组，由电池组一和电池组二串联连接构成；

和上述的迟滞比较器；

以及，电源电路，受所述比较信号控制，来调节所述电池组一的电压和电池组二的电压；

其中，所述电池组的一端经分压电路或差值电路连接至所述比较电路的输入端，另一端连接至地；所述电池组一和所述电池组二的公共连接点的电压作为所述预定电压。

优选地，所述电源电路为双向直流变换器。

优选地，当所述电池组一的电压大于所述电池组二的电压超过第一阈值时，所述电源电路将所述电池组一的能量传输到所述电池组二；当所述电池组二的电压大于所述电池组一的电压超过第二阈值时，所述电源电路将所述电池组二的能量传输到所述电池组一。

本发明的迟滞比较器，只采用一个比较器就可以实现带滞回的比较功能，避免了现有技术中由于采用两个比较器，由于两个比较器之间的精度差、偏置电压等参数不同而导致的精度难以保证的问题。本发明的迟滞比较器只需要通过调节电阻阻值大小，或者电流源的值，就可以调节滞回电压，滞回电压的精度可以保证，且实际应用比较方便。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为现有技术的迟滞比较器的结构图；

图2为依据本发明的第一实施例的迟滞比较器；

图3为依据本发明的第二实施例的迟滞比较器；

图4为依据本发明的第三实施例的迟滞比较器；

图5为依据本发明的电压判断电路；

图6为依据本发明的第一实施例的电池均衡电路；

图7为依据本发明的第二实施例的电池均衡电路。

具体实施方式

以下基于实施例对本发明进行描述，但是本发明并不仅仅限于这些实施例。在下文对本发明的细节描述中，详尽描述了一些特定的细节部分。对本领域技术人员来说没有这些细节部分的描述也可以完全理解本发明。为了避免混淆本发明的实质，公知的方法、过程、流程、元件和电路并没有详细叙述。

此外，本领域普通技术人员应当理解，在此提供的附图都是为了说明的目的，并且附图不一定是按比例绘制的。

同时，应当理解，在以下的描述中，“电路”是指由至少一个元件或子电路通过电气连接或电磁连接构成的导电回路。当称元件或电路“连接到”另一元件或称元件/电路“连接在”两个节点之间时，它可以是直接耦接或连接到另一元件或者可以存在中间元件，元件之间的连接可以是物理上的、逻辑上的、或者其结合。相反，当称元件“直接耦接到”或“直接连接到”另一元件时，意味着两者不存在中间元件。

除非上下文明确要求，否则整个说明书和权利要求书中的“包括”、“包含”等类似词语应当解释为包含的含义而不是排他或穷举的含义；也就是说，是“包括但不限于”的含义。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。此外，在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

本发明的迟滞比较器包括迟滞电压产生电路01、比较电路02以及控制电路03。

迟滞电压产生电路01，用于生成第一电压VMS，第一电压VMS为带有迟滞的电压。

比较电路02，用于接收一输入电压VREF和第一电压VMS，输出比较信号VCMP。

控制电路03，用于根据比较信号VCMP生成控制信号VC，该控制信号VC用以控制迟滞电压产生电路01输出不同的第一电压。具体地，当比较信号VCMP为有效电平时，第一电压VMS为上限电压VMS1；当比较信号VCMP为无效电平时，第一电压VMS为下限电压VMS2，且上限电压VMS1大于下限电压VMS2。

在迟滞比较器工作时，当输入电压VREF大于上限电压VMS1时，控制电路03控制迟滞电压产生电路01输出下限电压VMS1；当所述输入电压VREF小于下限电压时VMS2，控制电路03控制所述迟滞电压产生电路01输出上限电压VMS1，由此实现迟滞比较的功能。

可以理解的是，这里的有效电平可以是高电平，也可以是低电平，相应地，无效电平可以为低电平，也可以为高电平，这个是由比较电路02输入端的接法决定的，当对调两个输入端的信号时，其输出的比较信号的电平高低也会相应地改变。

图2为依据本发明的第一实施例的迟滞比较器。如图2所示，在本实施例中，迟滞电压产生电路01包括：第一电流源电路011，其由第一开关K1以及第一电流源I1串联构成，其中，开关和电流源的位置可以置换，其位置关系的置换不会影响第一电流源电路011的功能。在本实施例中，第一电流源I1的第一端与第一开关K1连接，第二端与第一电阻R1的一端连接，第一电阻R1的另一端连接至一预定电压VM。其中，在第一电流源电路011和第一电阻R1的公共连接点处生成第一电压VMS。这里，比较电路02为一比较器。

当开关K1导通时，第一电流源I1的电流流过第一电阻R1，在其上形成压降，此时，第一电压VMS为预定电压VM和第一电阻R1两端的电压之和，即VMS＝VM+I1*R1，这便是本实施例的迟滞比较器的上限电压VMS1；当开关K1关断时，第一电流源I1停止输出电流，此时，第一电压VMS即为预定电压VM，这便是本实施例的迟滞比较器的下限电压VMS2。则本实施例中，迟滞比较器的滞回电压为上限电压VMS1与下限电压VMS2的差值，也即第一电阻R1两端的电压I1*R1。

当输入电压VREF大于上限电压VMS1时，若比较器02输出无效电平，则控制电路03输出的控制信号G1控制开关K1关断，使第一电压VMS为下限电压VMS2；接着，当输入电压VREF小于下限电压VMS2时，则比较器02输出高电平，控制电路03输出的控制信号G1控制开关K1导通，使第一电压VMS为上限电压VMS1。

图3为依据本发明的第二实施例的迟滞比较器。如图3所示，在本实施例中，迟滞电压产生电路01在上述第一实施例中示出的结构的基础上，还包括：第二电流源电路012，其由第二开关K2以及第二电流源I2串联构成，其中，开关和电流源的位置可以置换，其位置关系的置换不会影响第二电流源电路012的功能。在本实施例中，第二电流源I2的第一端连接至上述第一电流源I1和第一电阻R1的公共连接点，第二端与第二开关K2的一端连接，第二开关K2的另一端连接至地。这里，比较电路02仍以一比较器为例来加以说明。其中，在第一电流源电路011、第二电流源电路012以及第一电阻R1的公共连接点处生成所述第一电压VMS。

当开关K1导通时，K2关断时，第一电流源I1的电流流过第一电阻R1，在其上形成压降，此时，第一电压VMS为预定电压VM和第一电阻R1两端的电压之和，即VMS＝VM+I1*R1，这便是本实施例的迟滞比较器的上限电压VMS1；当K2导通，开关K1关断时，第一电压VMS为预定电压VM和第一电阻R1两端的电压之差，即VMS＝VM-I2*R1，这便是本实施例的迟滞比较器的下限电压VMS2。

当输入电压VREF大于上限电压VMS1时，若比较器02输出无效电平，则控制电路03输出的控制信号G1、G2控制开关K1关断，开关K2导通，使第一电压VMS为下限电压VMS2；接着，当输入电压VREF小于下限电压VMS2时，则比较器02输出高电平，控制电路03输出的控制信号G1、G2控制开关K1导通，开关K2关断，使第一电压VMS为上限电压VMS1。则本实施例中，迟滞比较器的滞回电压为上限电压VMS1与下限电压VMS2的差值，为(I1+I2)*R1。

图4为依据本发明的第三实施例的迟滞比较器。如图4所示，在本实施例中，迟滞电压产生电路01包括：第三电流源电路013，其由第三开关K3以及第三电流源I3串联构成，其中，开关和电流源的位置可以置换，其位置关系的置换不会影响第二电流源电路012的功能。在本实施例中，第三电流源I3的第一端与第二电阻R2的一端连接，第二端与第三开关K3的一端连接，第三开关K3的另一端连接至地，且第二电阻R2的另一端连接至一预定电压VM，其中，在所述第三电流源电路013与所述第二电阻R2的公共连接点处生成第一电压VMS。

当开关K3导通时，第三电流源I3的电流流过第二电阻R2，在其上形成压降，此时，第一电压VMS为预定电压VM和第二电阻R2两端的电压之差，即VMS＝VM-I3*R2，这便是本实施例的迟滞比较器的下限电压VMS2；当开关K3关断时，第三电流源I3停止输出电流，此时，第一电压VMS即为预定电压VM，这便是本实施例的迟滞比较器的上限电压VMS1。则本实施例中，迟滞比较器的滞回电压为上限电压VMS1与下限电压VMS2的差值，也即第二电阻R2两端的电压I3*R2。

当输入电压VREF大于上限电压VMS1时，若比较器02输出无效电平，则控制电路03输出的控制信号G3控制开关K3导通，使第一电压VMS为下限电压VMS2；接着，当输入电压VREF小于下限电压VMS2时，则比较器02输出高电平，控制电路03输出的控制信号G3控制开关K3关断，使第一电压VMS为上限电压VMS1。

由此，可以看出，本发明的迟滞比较器，只采用一个比较器就可以实现带滞回的比较功能，避免了现有技术中由于采用两个比较器，由于两个比较器之间的精度差、偏置电压等参数不同而导致的精度难以保证的问题。本发明的迟滞比较器只需要通过调节电阻阻值大小，或者电流源的值，就可以调节滞回电压，滞回电压的精度可以保证，且实际应用比较方便。

另外，本发明还公开了应用上述迟滞比较器的一种电压判断电路，该电路可以用于两个串联的电路模块的电压大小判断。

如图5所示，电压判断电路包括：电路模块04，由电路模块一和电路模块二串联连接构成；以及上述的迟滞比较器。其中，电路模块04的一端VP经分压电路05连接至迟滞比较器中的比较电路02的输入端，另一端连接至地；电路模块一和电路模块二的公共连接点的电压作为预定电压VM。

电路模块一和电路模块二串联，电路模块二正端接电路模块一的负端，电路模块二负端接地。电路模块一和电路模块二的公共连接点的电压，也即电路模块二正端的电压为预定电压VM，电路模块一正端电压为VP，则电路模块一上的电压为VP-VM。在该电路系统中，希望检测到电路模块一和电路模块二之间的电压差是否达到一定值，也就是电路模块一的电压是否比电路模块二的电压大一定值，或者电路模块二的电压是否比电路模块一的电压大一定值。如图5所示，电路模块一正端电压VP通过分压电路05，得到分压电压VP/2，这里，分压电路05由第三电阻R3和第四电阻R4串联连接构成，其公共连接点的电压即为分压电压，本实施例中以第三电阻R3得阻值等于第四电阻R4的阻值为例来加以说明，可以理解的是，第三电阻R3和第四电阻R4的阻值也可以成其他的比例关系。分压电压VP/2连接到比较器02的一个输入端；比较器的另一输入端电压为第一电压VMS。当开关K1导通，开关管K2关断时，第一电压VMS为VM+I1*R1。此时，比较器02的两个输入端电压分别为VP/2和VM+I1*R1。当比较器翻转时，下述等式成立，VMS＝VM+I1*R1＝VP/2，等同于，(VP-VM)-VM＝2I1*R1，即电路模块一比电路模块二的电压高2I1*R1；当开关K2导通，开关管K1关断时，则第一电压VMS为VM-I2*R1。比较器02的两个输入端电压分别为VP/2和VM-I2*R1。当比较器翻转时，下述等式成立，VMS＝VM-I2*R1＝VP/2，等同于，VM-(VP-VM)＝2I2*R1。即电路模块二比电路模块一的电压高2I2*R1。

因此，可以通过控制电路03设置开关K1、开关K2的开关状态，来判断串联的电路模块一和电路模块二的电压差大于一定值，从而使得电路模块一和电路模块二的电压差在一定值以内。本发明的电压判断电路，采用上述迟滞比较器，能够较方便且精准地实现两个电路模块的电压大小的比较。

此外，本发明还公开了应用上述迟滞比较器的一种电池均衡电路，该电路可以用于均衡两个电池组的电压。该实施例即将上述电压判断电路中的电路模块一和电路模块二替换为电池组一和电池组二的具体应用。

如图6所示，为依据本发明的第一实施例的电池均衡电路，包括：电池组06，由电池组一和电池组二串联连接构成，以及上述的迟滞比较器；和电源电路07，电源电路07受比较信号VCMP的控制，来调节所述电池组一的电压和电池组二的电压。其中，电池组06的一端经分压电路05连接至迟滞比较器中的比较电路02的输入端，另一端连接至地；电池组一和电池组二的公共连接点的电压作为预定电压VM。

进一步地，电源电路07为双向直流变换器。当所述电池组一的电压大于所述电池组二的电压超过第一阈值时，电源电路07将所述电池组一的能量传输到所述电池组二；当所述电池组二的电压大于所述电池组一的电压超过第二阈值时，电源电路07将所述电池组二的能量传输到所述电池组一。

需要说明的是，在本实施例中，当电池组一的电压大于电池组二的电压超过第一阈值V1时，图6中所示的电源电路07的此种结构工作在降压模式；当电池组二的电压大于电池组一的电压超过第二阈值V2时，电源电路07工作在升压模式。但是，可以理解的是，电源电路07并不限于本实施例中示出的结构，任何可以实现能量双向传输的电源结构均可适用于本发明中。

具体地，控制电路03初始设置开关K1导通，开关管K2关断。当K1导通，K2关断时，当比较器02的第一输入端大于第二输入端，即电池组1的电压比电池组2的电压高的值大于2I1*R1，则比较器03输出比较信号VCMP到控制电路03，控制电路03维持开关K1导通，开关管K2关断；控制电路03产生控制信号G4使电源电路07工作在降压模式，使电池组1的能量通过电源电路07传递到电池组2中。当K1导通，K2关断时，当比较器02的第一输入端小于第二输入端时，即电池组1的电压没有比电池组2的电压高2I1*R1，则比较器02输出比较信号VCMP到控制电路03，控制电路03产生控制信号G4使电源电路07停止工作，控制电路03延时一定时间后，设置开关K1关断，开关管K2导通，即进入判断电池组2的电压是否比电池组1的电压高的值大于2I2*R1。当K2导通，K1关断时，当比较器02的第二输入端大于第一输入端时，即电池组2的电压比电池组1的电压高的值大于2I2*R1，则比较器02输出比较信号VCMP到控制电路03，控制电路03维持开关K2导通，开关管K1关断；控制电路03产生控制信号G4使电源电路07工作在升压模式，使电池组2的能量通过电源电路传递到电池组1中。当K2导通，K1关断时，当比较器02的第二输入端小于第一输入端时，即电池组2的电压没有比电池组1的电压高的值大于2I2*R1，则比较器02输出比较信号VCMP到控制电路03，控制电路03产生控制信号G4使电源电路07停止工作，控制电路延时一定时间后，设置开关K2关断，开关管K1导通，即进入判断电池组1的电压是否比电池组2的电压高的值大于2I1*R1，如此反复。

如图7所示，为依据本发明的第二实施例的电池均衡电路。在本实施中，将上述第一实施例的电池均衡电路中的分压电路用差值电路代替。差值电路08来替换。差值电路08检测电池组一的正端电压VP和电池组二的正端电压VM的电压差，也就是VP-VM，将该电压和第一电压VMS比较。当开关K1导通，开关管K2关断时，则第一电压VMS为VM+I1*R1。比较器02的两个输入端电压分别为VP-VM和VM+I1*R1。当比较器翻转时，电池组一比电池组二的电压高的值大于I1*R1；当开关K2导通，开关管K1关断时，则第一电压VMS上电压为VM-I2*R1。比较器02的两个输入端电压分别为VP-VM和VM-I2*R1。当比较器翻转时，电路模块二比电路模块一的电压高的值大于I2*R1，其他工作过程与第一实施例同理。

本发明的电池均衡电路，采用上述迟滞比较器，能够较方便且精准地实现两个电池组的电压均衡。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，对于本领域技术人员而言，本发明可以有各种改动和变化。凡在本发明的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。