一种恒流源输出电压凸波的控制电路的制作方法

本实用新型涉及锂电池组测试领域，特别涉及一种恒流源输出电压凸波的控制电路。

背景技术：

锂电池组的成品及其保护板在生产的过程中，都要对锂电池组的成品及其保护板的充电过流保护进行全面的测试。随着厂家对成本的控制，锂电池组的成品及其保护板中所使用的相关器件的耐压值浮动空间都控制的很小；而在测试充电过流保护时，由于输出回路断开使电流瞬间关断，整个电路会瞬间失控而引起输出电压凸波，这个电压凸波要求不能超过锂电池组的成品及其保护板中相关器件的耐压值，否则就会损坏相关器件。

在现有技术中，目前主要存在有以下两种电压凸波处理方法：第一种是要求输出接线阻抗降低到一定值，具体可通过调整恒流源前端电压来设置输出值小些，这样，在恒流源输出外围回路瞬间断开时，引起的电压凸波就会相对小些；然而，采用降低输出接线阻抗是个治标不治本的处理方法，其只能是建立在设置前端电压低点的基础上，最大限度的降低输出电压凸波，使其不超出要求。第二种是调整反馈电路的调节特性和关断输出指标，牺牲回路响应时间特性，尽量限制充电过流保护后的电压凸波；然而，调整反馈电路的调节特性是以牺牲整体反馈电路的相应时间来减缓电压凸波的上升时间，在其快速关断时，电路的整体使用性就会受到限制，完全不适用于一些需要快速保护关断的领域。因此，亟需提供一种电压凸波处理方案，以有效解决因输出回路断开使电流瞬间关断，导致整个电路瞬间失控引起输出电压凸波并损坏相关器件的问题。

技术实现要素：

本实用新型要解决的技术问题，在于提供一种恒流源输出电压凸波的控制电路及控制方法，用于有效解决因输出回路断开使电流瞬间关断，导致整个电路瞬间失控引起输出电压凸波并损坏相关器件的问题。

本实用新型是这样实现的：一种恒流源输出电压凸波的控制电路，包括主控制电路、恒压恒流控制电路、线性调节控制电路、电压电流采集电路、电压采集处理电路以及泄放控制电路；

所述主控制电路与所述恒压恒流控制电路相连接，所述恒压恒流控制电路与所述线性调节控制电路相连接；所述电压电流采集电路分别与所述恒压恒流控制电路、主控制电路和电压采集处理电路相连接；所述泄放控制电路与所述电压采集处理电路相连接；所述电压采集处理电路与所述主控制电路相连接；

在进行过流保护测试时，将测试负载分别与所述线性调节控制电路、电压电流采集电路和泄放控制电路相连接；

在工作时，通过所述主控制电路使能触发所述恒压恒流控制电路输出高电平，通过高电平使能驱动所述线性调节控制电路输出电压电流值；所述电压电流采集电路实时采集回路上的电压电流值；所述电压电流采集电路将采集的电压电流值回馈给所述恒压恒流控制电路，以供所述恒压恒流控制电路调整所述线性调节控制电路的电压电流输出；所述电压电流采集电路将采集的电压电流值提供给所述主控制电路进行实时监控处理；所述电压电流采集电路将采集的电压值提供给所述电压采集处理电路，以供所述电压采集处理电路实时使能所述泄放控制电路进行泄放处理和实时回馈电平输出给所述主控制电路进行监控处理。

进一步地，所述恒压恒流控制电路包括电压运放、电流运放、第一二极管以及第二二极管；

所述电压运放以及电流运放的正输入端均与所述主控制电路相连接，所述电压运放以及电流运放的负输入端均与所述电压电流采集电路相连接；所述电压运放以及电流运放的输出端均与所述线性调节控制电路相连接；所述第一二极管并联在所述电流运放的输出端，所述第二二极管并联在所述电压运放的输出端。

进一步地，所述线性调节控制电路包括第一mos管以及第一电阻；

所述第一mos管的g极与所述恒压恒流控制电路相连接，所述第一mos管的d极与电源相连接；所述第一mos管的s极与所述电压电流采集电路的正电压采样端相连接；所述第一电阻的一端分别与所述电压电流采集电路的负电压采样端和正电流采样端相连接，所述第一电阻的另一端分别与地和所述电压电流采集电路的负电流采样端相连接。

进一步地，所述电压电流采集电路包括电压采集运放以及电流采集运放；

所述电压采集运放的输入端与所述线性调节控制电路的两电压输出端相连接，所述电压采集运放的输出端分别与所述主控制电路、电压采集处理电路以及恒压恒流控制电路相连接；

所述电流采集运放的输入端与所述线性调节控制电路的两电流采集端相连接，所述电流采集运放的输出端分别与所述主控制电路和恒压恒流控制电路相连接。

进一步地，所述电压采集处理电路包括快速比较器、第二电阻、第三电阻、第四电阻以及第五电阻；

所述快速比较器的正输入端与所述电压电流采集电路相连接，所述快速比较器的输出端分别与所述主控制电路和泄放控制电路相连接；所述第二电阻的一端与所述主控制电路相连接，所述第三电阻的一端与基准电源相连接，所述第四电阻的一端接地，所述第二电阻、第三电阻以及第四电阻的另一端均与所述快速比较器的负输入端相连接；所述第五电阻的一端与所述快速比较器的输出端相连接，另一端与上拉电源相连接。

进一步地，所述泄放控制电路包括第二mos管、电容、第六电阻以及第七电阻；

所述第二mos管的g极与所述电压采集处理电路相连接；所述第二mos管的d极与所述电容的一端相连接，所述第六电阻与所述电容并联；所述第七电阻的一端与所述电容的另一端相连接；所述第二mos管的s极以及第七电阻的另一端均与所述线性调节控制电路相连接。

进一步地，所述主控制电路采用tms320f28377s芯片。

本实用新型的优点在于：本实用新型通过电压采集处理电路来对采集的电压值抬升变化进行实时比较，并在出现电压凸波时输出高电平脉冲，通过高电平脉冲使能泄放控制电路将线性调节控制电路的输出电压泄放掉，从而瞬间拉低线性调节控制电路的输出电压；因此，通过本实用新型的技术方案，能够有效解决因输出回路断开使电流瞬间关断，导致整个电路瞬间失控引起输出的电压凸波问题。

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为本实用新型一种恒流源输出电压凸波的控制电路的电路原理框图。

图2为本实用新型中主控制电路的电路结构图。

图3为本实用新型中恒压恒流控制电路与线性调节控制电路的电路结构图。

图4为本实用新型中电压电流采集电路的电路结构图。

图5为本实用新型中电压采集处理电路的电路结构图。

图6为本实用新型中泄放控制电路的电路结构图。

具体实施方式

请参阅图1至图6所示，本实用新型一种恒流源输出电压凸波的控制电路100的较佳实施例，所述控制电路100包括主控制电路1、恒压恒流控制电路2、线性调节控制电路3、电压电流采集电路4、电压采集处理电路5以及泄放控制电路6；

所述主控制电路1与所述恒压恒流控制电路2相连接，所述恒压恒流控制电路2与所述线性调节控制电路3相连接；所述电压电流采集电路4分别与所述恒压恒流控制电路2、主控制电路1和电压采集处理电路5相连接；所述泄放控制电路6与所述电压采集处理电路5相连接；所述电压采集处理电路5与所述主控制电路1相连接；

在进行过流保护测试时，将测试负载200(即锂电池组的成品及其保护板)分别与所述线性调节控制电路3、电压电流采集电路4和泄放控制电路6相连接；

在工作时，通过所述主控制电路1使能触发所述恒压恒流控制电路2输出高电平，通过高电平使能驱动所述线性调节控制电路3输出电压电流值；所述电压电流采集电路4实时采集回路上的电压电流值；所述电压电流采集电路4将采集的电压电流值回馈给所述恒压恒流控制电路2，以供所述恒压恒流控制电路2调整所述线性调节控制电路3的电压电流输出；所述电压电流采集电路4将采集的电压电流值提供给所述主控制电路1进行实时监控处理，在具体实施时，所述主控制电路1会对接收到的电压电流值进行收集、监控、显示等处理；所述电压电流采集电路4将采集的电压值提供给所述电压采集处理电路5，以供所述电压采集处理电路5实时使能所述泄放控制电路6进行泄放处理和实时回馈电平输出给所述主控制电路1进行监控处理，所述主控制电路1会对输出的电平进行收集、监控、显示等处理。其中，所述主控制电路采用tms320f28377s芯片来实现。

在本实施例中，请重点参照图3所示，所述恒压恒流控制电路2包括电压运放n1a、电流运放n1b、第一二极管d1以及第二二极管d2；

所述电压运放n1a以及电流运放n1b的正输入端均与所述主控制电路1相连接；所述电压运放n1a以及电流运放n1b的负输入端均与所述电压电流采集电路4相连接；所述电压运放n1a以及电流运放n1b的输出端均与所述线性调节控制电路3相连接；所述第一二极管d1并联在所述电流运放n1b的输出端，所述第二二极管d2并联在所述电压运放n1a的输出端。其中，电压运放n1a和电流运放n1b均可以采用ada4522-2运放来实现。

在所述恒压恒流控制电路2中，所述电压运放n1a的两个输入端分别设置有一电阻r7和一电阻r11，所述电压运放n1a的输出端设置有一电阻r9；所述电流运放n1b的两个输入端分别设置有一电阻r1和一电阻r4，所述电流运放n1b的输出端设置有一电阻r2；其中，电阻r7、电阻r11、电阻r1和电阻r4主要起到匹配的作用，电阻r9和电阻r2主要起到驱动的作用。其中，所述第一二极管d1主要起到加快关断和保护电阻r2的作用，所述第二二极管d2主要起到加快关断和保护电阻r9的作用。

所述恒压恒流控制电路2在工作时，当所述恒压恒流控制电路2接收到所述主控制电路1设置并输出的vset和iset信号时，会使能所述电压运放n1a以及电流运放n1b输出高电平给所述线性调节控制电路3。当所述恒压恒流控制电路2接收到所述电压电流采集电路4回馈的电压vfb和电流ifb信号时，使能所述电压运放n1a以及电流运放n1b调整输出的高电平大小。

在本实施例中，请重点参照图3所示，所述线性调节控制电路3包括第一mos管q1以及第一电阻r6；

所述第一mos管q1的g极与所述恒压恒流控制电路2相连接，所述第一mos管q1的d极与电源vcc相连接；所述第一mos管q1的s极与所述电压电流采集电路4的正电压采样端相连接；所述第一电阻r6的一端分别与所述电压电流采集电路4的负电压采样端和正电流采样端相连接，所述第一电阻r6的另一端分别与地gnd和所述电压电流采集电路4的负电流采样端相连接。所述第三电阻r6主要用于采样使用。

所述线性调节控制电路3在工作时，需要将所述线性调节控制电路3的输出端pv+/pv-接入到测试负载200，以将所述线性调节控制电路3输出的电压加载到测试负载200上进行测试，当所述线性调节控制电路3接收到所述恒压恒流控制电路2输出的高电平时，会驱动所述第一mos管q1导通，从而输出电压电流值。同时，根据所述恒压恒流控制电路2调整输出的高电平大小来驱动所述第一mos管q1调节导通程度，以实现稳定输出所需的电压电流值。

在本实施例中，请重点参照图4所示，所述电压电流采集电路4包括电压采集运放n2a以及电流采集运放n2b；

所述电压采集运放n2a的输入端与所述线性调节控制电路3的两电压输出端pv+/pv-相连接，所述电压采集运放n2a的输出端分别与所述主控制电路1、电压采集处理电路5以及恒压恒流控制电路2相连接；

所述电流采集运放n2b的输入端与所述线性调节控制电路3的两电流采集端is+/is-相连接，所述电流采集运放n2b的输出端分别与所述主控制电路1和恒压恒流控制电路5相连接。其中，电压采集运放n2a以及电流采集运放n2b均可以采用ada4522-2运放来实现。

在所述电压电流采集电路4中，所述电压采集运放n2a的负输入端设置有一电阻r15，所述电压采集运放n2a的正输入端并联设置有一电阻r13和一电阻r12，且电阻r12的一端接地gnd；所述电流采集运放n2b负输入端设置有一电阻r23，所述电压采集运放n2b的正输入端并联设置有一电阻r20和一电阻r18，且电阻r18的一端接地gnd；所述电压采集运放n2a的输出端设置有一电阻r14，所述电压采集运放n2a的输出端与负输入端之间设置有一电阻r16；所述电流采集运放n2b的输出端设置有一电阻r21，所述电流采集运放n2b的输出端与负输入端之间设置有一电阻r26；其中，电阻r12、电阻r13、电阻r15、电阻r18、电阻r20、电阻r23主要起到匹配的作用，电阻r14、电阻r16、电阻r21、电阻r26主要起到驱动的作用。

所述电压电流采集电路4在工作时，可通过所述电压采集运放n2a来采集所述线性调节控制电路3输出的电压，可通过所述电流采集运放n2b来采集所述线性调节控制电路3中第一电阻r6的电流；将采集到的电压vfb和电流ifb信号分别回馈给所述主控制电路1、电压采集处理电路5以及恒压恒流控制电路2。

在本实施例中，请重点参照图5所示，所述电压采集处理电路5包括快速比较器n3a、第二电阻r27、第三电阻r24、第四电阻r25以及第五电阻r17；

所述快速比较器n3a的正输入端与所述电压电流采集电路4相连接，所述快速比较器n3a的输出端分别与所述主控制电路1和泄放控制电路6相连接；所述第二电阻r27的一端与所述主控制电路1相连接，所述第三电阻r24的一端与基准电源vref相连接，所述第四电阻r25的一端接地gnd，所述第二电阻r27、第三电阻r24以及第四电阻r25的另一端均与所述快速比较器n3a的负输入端相连接；所述第五电阻r17的一端与所述快速比较器n3a的输出端相连接，另一端与上拉电源vccd相连接。

其中，所述快速比较器n3a主要用于将所述电压电流采集电路4回馈的电压vfb信号的抬升变化与内部设定的固定电压值vset-fb进行比较，并根据比较结果输出相应的电平，所述快速比较器n3a可以采用sgm8745比较器；所述第二电阻r27、第三电阻r24以及第四电阻r25主要起到匹配分压的作用；所述第五电阻r17起到上拉电压的作用。

在所述电压采集处理电路5中，所述快速比较器n3a的负输入端设置有一电阻r19，所述快速比较器n3a的正输入端设置有一电阻r22；电阻r19和电阻r22主要起到匹配的作用。

所述电压采集处理电路5在工作时，会将所述电压电流采集电路4回馈的电压vfb信号的抬升变化与内部设定的固定电压值vset-fb进行实时比较，且如果比对出电压vfb信号的抬升变化大于内部设定的固定电压值vset-fb，就会输出高电平脉冲；如果电压vfb信号的抬升变化小于等于内部设定的固定电压值vset-fb，则会输出低电平脉冲；同时，还会将电平脉冲输出给所述主控电路1和泄放控制电路6。

在本实施例中，请重点参照图6所示，所述泄放控制电路6包括第二mos管q2、电容c1、第六电阻r5以及第七电阻r3；

所述第二mos管q2的g极与所述电压采集处理电路5相连接；所述第二mos管q2的d极与所述电容c1的一端相连接，所述第六电阻r5与所述电容c1并联；所述第七电阻r3的一端与所述电容c1的另一端相连接；所述第二mos管q2的s极以及第七电阻r3的另一端均与所述线性调节控制电路3相连接。

在所述泄放控制电路6中，所述第二mos管q2的g极还分别连接一电阻r8和一电阻r10，电阻r10的一端接地gnd；电阻r8和电阻r10主要起到驱动的作用。

所述泄放控制电路6在工作时，当所述泄放控制电路6接收所述电压采集处理电路5输出的高电平脉冲后，使能所述第二mos管q2导通，从而泄放拉低所述线性调节控制电路3的输出电压，达到消减控制因输出回路断开使电流瞬间关断，导致整个电路瞬间失控引起输出的电压凸波的目的。

本实用新型控制电路100实现凸波处理的工作原理如下：

通过所述主控制电路1设置电压输出值vset和电流输出值iset，具体可以根据实际输出需求来设置vset和iset，将vset和iset信号输出给所述恒压恒流控制电路2；所述恒压恒流控制电路2接收vset和iset信号后，使能输出高电平驱动所述线性调节控制电路3中的第一mos管q1导通，从而输出电压电流值；

所述电压电流采集电路4采集回路中的电压vfb和电流ifb；所述电压电流采集电路4将采集的电压vfb和ifb电流信号实时回馈给所述恒压恒流控制电路2，以供所述恒压恒流控制电路2调整驱动所述线性调节控制电路3中第一mos管q1的导通程度，从而使所述线性调节控制电路3稳定输出所需的电压电流值；所述电压电流采集电路4将采集的电压vfb和电流ifb信号实时回馈给所述主控制电路1，以供所述主控制电路1进行实时监控处理(具体可以进行收集、监控、显示等处理)；所述电压电流采集电路4将采集的电压vfb信号实时回馈给所述电压采集处理电路5；

所述电压采集处理电路5将接收的电压vfb信号与内部设定的固定电压值vset-fb进行实时比对，且当比对出电压vfb信号的抬升变化大于设定的固定电压值vset-fb时，使能所述电压采集处理电路5的快速比较器n3a输出高电平脉冲给所述泄放控制电路6；同时，所述电压采集处理电路5将电压vfb信号的抬升变化回馈给所述主控制电路1进行监控处理(具体可以进行收集、监控、显示等处理)；在具体实施时，当外部回路没有断开的情况下，所述电压电流采集电路4采集的电压vfb信号的抬升变化是不会大于固定电压值vset-fb的，因此，快速比较器n3a会输出低电平脉冲。而在外部电路断开使电流瞬间关断时，所述线性调节控制电路4就会失控，此时会导致所述线性调节控制电路4的输出电压v+瞬间被拉高，从而形成凸波；此时，所述电压电流采集电路4采集的电压vfb信号的抬升变化将会大于固定电压值vset-fb，因此，快速比较器n3a会输出高电平脉冲。

所述泄放控制电路6接收高电平脉冲后，使能所述泄放控制电路6中的第二mos管q2导通，从而泄放拉低所述线性调节控制电路3的输出电压v+，达到消减控制因输出回路断开使电流瞬间关断，导致整个电路瞬间失控引起输出的电压凸波的目的。

综上所述，本实用新型通过电压采集处理电路来对采集的电压值抬升变化进行实时比较，并在出现电压凸波时输出高电平脉冲，通过高电平脉冲使能泄放控制电路将线性调节控制电路的输出电压泄放掉，从而瞬间拉低线性调节控制电路的输出电压；因此，通过本实用新型的技术方案，能够有效解决因输出回路断开使电流瞬间关断，导致整个电路瞬间失控引起输出的电压凸波问题。

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。