专利名称：一种开关电路的制作方法
技术领域：
本发明涉及电池管理领域，特别是涉及一种开关电路。
背景技术：
在电池管理系统中，特别是多串大功率电池的管理系统中，电池在放电过程中会出现过放、过流或短路的情况,因此电池放电时的保护尤其重要。例如,在电池放完内部储存的能量，电池电压达到一定值后，如果继续放电就会造成电池过放。电池过放可能导致电池内压升高,容量衰减,减少电池的寿命。此外，电池短路也是一种非常严重的现象,如果电池短路保护不及时，电池将会出现漏液，甚至会引起爆炸的危险。现有技术中，电池管理系统通常采用功率MOS管(Metal Oxid Semiconductor，场效应晶体管)作为控制开关，进而实现电池放电通路的开启与关断。请参见图1，图1是现有技术中的一种开关电路的电路结构图。如图1所不，该开关电路包括N型MOS管Ml以及电阻R1，N型MOS管Ml的栅极 接收一电压控制信号CTRL。当信号CTRL为高电平时，N型MOS管Ml导通。当信号CTRL为低电平时，N型MOS管Ml截止断开。其中，N型MOS管Ml为大功率MOS管。在该开关电路的断开过程中，N型MOS管Ml的栅极和源极之间结电容储存的电荷通过电阻Rl缓慢释放，导致断开速度较慢，不能快速断开电池放电通路，更有可能烧坏大功率开关MOS管。请参见图2，图2是现有技术中的另一种开关电路的电路结构图。如图2所示，该开关电路包括N型MOS管Q1、N型MOS管Ml以及电阻R1。其中，N型MOS管Ml的功率大于N型MOS管Ql的功率。N型MOS管Ql的栅极接收一电压控制信号CTRL。当信号CTRL为高电平时，N型MOS管Ql导通，N型MOS管Ml截止断开。当信号CTRL为低电平时，N型MOS管Ql截止断开，N型MOS管Ml导通。由于N型MOS管Ql是小功率的MOS管，其栅极和源极的结电容比较小，所以其导通和断开时间比较短。但是，当N型MOS管Ml截止断开时，N型MOS管Ql导通，导致参考电压VCC通过电阻Rl构成通路，产生电流，因此导致电量损耗，这种问题发生在电池过放保护时尤为严重。因此，需要提供一种开关电路，以解决现有技术开关电路的响应速度慢以及电量损耗问题。
发明内容
本发明主要解决的技术问题是提供一种开关电路，以提闻开关电路的响应速度并降低电量损耗。为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是:提供一种开关电路，包括:第一 N型MOS管，第一 N型MOS管的栅极接收第一电压控制信号，第一 N型MOS管的源极连接第一参考电压；第一电阻，第一电阻的第一端连接第一 N型MOS管的漏极；第一 P型MOS管，第一 P型MOS管的漏极连接第一电阻的第二端，第一 P型MOS管的源极连接第二参考电压，第二参考电压高于第一参考电压；第二 P型MOS管，第二 P型MOS管的栅极连接至第一 N型MOS管的漏极和第一电阻的第一端之间，第二 P型MOS管的源极连接第二参考电压；第二电阻，第二电阻的第一端连接第二 P型MOS管的漏极；第二 N型MOS管，第二 N型MOS管的栅极接收第二电压控制信号，第二电压控制信号与第一电压控制信号互为反相，第二 N型MOS管的漏极连接第二电阻的第二端；第三N型MOS管，第三N型MOS管的栅极和第一 P型MOS管的栅极连接至第二电阻的第二端和第二 N型MOS管的漏极之间，第三N型MOS管的源极连接第二 N型MOS管的源极。根据本发明一优选实施例，第一 P型MOS管、第二 P型MOS管、第一 N型MOS以及第二 N型MOS管的功率均小于第三N型MOS型的功率。根据本发明一优选实施例，第一电压控制信号的高电平小于或等于第二参考电压。根据本发明一优选实施例，第一电压控制信号的高电平大于第一参考电压。根据本发明一优选实施例，第一参考电压为地电压。根据本发明一优选实施例，开关电路进一步包括反相器，反相器的输入端接收源电压控制信号，反相器的输出端连接第一 N型MOS管的栅极和第二 N型MOS管的栅极中的一个，第一 N型MOS管的栅极和第二 N型MOS管的栅极中的另一个进一步接收源电压控制信号。本发明的有益效果是:区别于现有技术的情况，本发明的开关电路能够快速响应并有效降低电量损耗。
图1是现有技术中的一种开关电路的电路结构图；图2是现有技术中的另一种开关电路的电路结构图；以及图3是根据本发明第一实施例的开关电路的电路结构图。
具体实施例方式请参见图3，图3是根据本发明第一实施例的开关电路的电路结构图。如图3所示，本发明的开关电路包括:第一 N型MOS管Q1、第一电阻R1、第一 P型MOS管Q2、第二 P型MOS管Q3、第二电阻R2、第二 N型MOS管Q4、第三N型MOS管Ml以及反相器U1。在本实施例中，第一 N型MOS管Ql的栅极接收第一电压控制信号CTRLl，第一 N型MOS管Ql的源极连接第一参考电压VCCl，第一 N型MOS管Ql的漏极连接第一电阻Rl的第一端，第一电阻Rl的第二端连接第一 P型MOS管Q2的漏极。第一 P型MOS管Q2的源极连接第二参考电压VCC2。在本实施例中，第二参考电压VCC2高于第一参考电压VCCl，并且第一参考电压VCCl优选为地电压。第二 P型MOS管Q3的源极连接第二参考电压VCC2，第二 P型MOS管Q3的栅极连接至第一 N型MOS管Ql的漏极和第一电阻Rl的第一端之间。第二电阻R2的第一端连接第二 P型MOS管Q3的漏极。第二电阻R2的第二端连接第二 N型MOS管Q4的漏极。第二N型MOS管Q4的栅极接收第二电压控制信号CRTL2。第三N型MOS管Ml的栅极和第一 P型MOS管Q2的栅极连接至第二 N型MOS管Q4的漏极和第二电阻R2的第二端之间。第三N型MOS管Ml的源极和第二 N型MOS管Q4的源极连接。在优选实施例中，第一 N型MOS管Q1、第一 P型MOS管Q2、第二 P型MOS管Q3以及第二 N型MOS管Q4的功率均小于第三N型MOS管Ml的功率，并利用第三N型MOS管Ml来控制电池放电电路的开启和断开。在本实施例中，第一电压控制信号CRTLl和第二电压控制信号CRTL2分别为包括高低电平的脉冲信号且与互为反相。在本实施例中，第一电压控制信号的高电平大于第一参考电压VCCl，同时第一电压控制信号CRTLl的高电平优选小于或等于第二参考电压VCC2。在本实施例中，第一电压控制信号CRTLl与第二电压控制信号CRTL2之间的互为反相是通过反相器Ul实现的。具体来说，反相器Ul的输入端接收源电压控制信号CTRL，并对源电压控制信号CTRL进行反相，以输出第一电压控制信号CRTLl。第一 N型MOS管Ql的栅极连接反相器Ul的输出端，进而接收第一电压控制信号CRTL1。此外，第二 N型MOS管Q4的栅极直接接收源电压控制信号CTRL，并将源电压控制信号CTRL作为第二电压控制信号 CRTL2。值得注意的是，本领域技术人员完全可以通过其他方式来实现第一电压控制信号CRTLl和第二电压控制信号CRTL2之间的互为反相。例如，在本发明的其他实施例中，也可将反相器Ul的输出端连接到第二 N型MOS管Q4的栅极，反相器Ul的输入端和第一 N型MOS管Ql的栅极同时接收源电压控制信号CTRL。此时，源电压控制信号CTRL直接作为第一电压控制信号CRTLl，而源电压控制信号CTRL的反相结果作为第二电压控制信号CRTL2。下面将详细说明该开关电路的具体控制过程:在需要正常放电时，源电压控制信号CTRL为低电平，第二 N型MOS管Q4截止断开，源电压控制信号CTRL经过反相器Ul输出为高电平，进而控制第一 N型MOS管Ql导通，将第一 N型MOS管Ql的漏极电压拉低，进而使得第二 P型MOS管Q3导通。此时，由于第二 N型MOS管Q4截止断开，第一 P型MOS管Q2的栅极电压和第三N型MOS管Ml的栅极电压为VCC2,因此第一 P型MOS管Q2截止断开，第三N型MOS管Ml导通，进而开启电池放电电路。在上述过程中，MOS管Ql、Q2、Q3以及Q4为小功率MOS管，导通和截止的时间很短，使得开关电路的响应速度提高，并且仅当第一 N型MOS管Ql导通瞬间，因第一 P型MOS管Q2处于导通状态，在第二参考电压VCC2和第一参考电压VCCl之间形成通路，产生电流。当电路稳定后，第一 P型MOS管Q2截止断开，该开关电路不会再产生电量损耗。在发生过放、过流或短路的情况下，源电压控制信号CTRL变为高电平，源电压控制信号CTRL经反相器Ul变为低电平，第一 N型MOS管Ql截止断开。第二 N型MOS管Q4导通，第三N型MOS管Ml的栅极和源极短接，第三N型MOS管Ml截止断开，使得电池放电电路断开。此时，第一 P型MOS管Q2的栅极电压为低电平，第一 P型MOS管Q2导通。由于第一 N型MOS管Ql截止断开，进而使得第二 P型MOS管Q3的栅极电压变为第二参考电压VCC2，第二 P型MOS管Q3截止断开。在上述过程中，仅在第二 N型MOS管Q4导通瞬间，且第二 P型MOS管Q3处于导通状态，从而使得第二参考电压VCC2和第二 N型MOS管Q4的源极之间形成通路，产生电流。在电路稳定后，第一 N型MOS管Ql和第二 P型MOS管Q3截止断开，该开关电路不会再产生电量损耗。通过上述方式，本发明的开关电路能够进行快速响应并有效降低电量损耗。以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
权利要求
1.一种开关电路，其特征在于，包括: 第一 N型MOS管，所述第一 N型MOS管的栅极接收第一电压控制信号，所述第一 N型MOS管的源极连接第一参考电压； 第一电阻，所述第一电阻的第一端连接所述第一 N型MOS管的漏极； 第一 P型MOS管，所述第一 P型MOS管的漏极连接所述第一电阻的第二端，所述第一 P型MOS管的源极连接第二参考电压，所述第二参考电压高于所述第一参考电压； 第二 P型MOS管，所述第二 P型MOS管的栅极连接至所述第一 N型MOS管的漏极和所述第一电阻的第一端之间，所述第二 P型MOS管的源极连接所述第二参考电压； 第二电阻，所述第二电阻的第一端连接所述第二 P型MOS管的漏极； 第二 N型MOS管，所述第二 N型MOS管的栅极接收第二电压控制信号，所述第二电压控制信号与所述第一电压控制信号互为反相，所述第二 N型MOS管的漏极连接所述第二电阻的第二端； 第三N型MOS管，所述第三N型MOS管的栅极和所述第一 P型MOS管的栅极连接至所述第二电阻的第二端和所述第二 N型MOS管的漏极之间，所述第三N型MOS管的源极连接所述第二 N型MOS管的源极。
2.根据权利要求1所述的开关电路，其特征在于:所述第一P型MOS管、所述第二 P型MOS管、所述第一 N型MOS以及所述第二 N型MOS管的功率均小于所述第三N型MOS型的功率。
3.根据权利要求1所述的开关电路，其特征在于:所述第一电压控制信号的高电平小于或等于所述第二参考电压。
4.根据权利要求1所述的开关电路，其特征在于:所述第一电压控制信号的高电平大于所述第一参考电压。
5.根据权利要求1所述的开关电路，其特征在于:所述第一参考电压为地电压。
6.根据权利要求1所述的开关电路，其特征在于，所述开关电路进一步包括反相器，所述反相器的输入端接收源电压控制信号，所述反相器的输出端连接所述第一 N型MOS管的栅极和所述第二 N型MOS管的栅极中的一个，所述第一 N型MOS管的栅极和所述第二 N型MOS管的栅极中的另一个进一步接收所述源电压控制信号。
全文摘要
本发明公开了一种开关电路，包括第一N型MOS管，其栅极接收第一电压控制信号，源极连接第一参考电压；第一电阻，其第一端连接第一N型MOS管的漏极；第一P型MOS管，其漏极连接第一电阻的第二端，源极连接第二参考电压；第二P型MOS管，其栅极连接至第一N型MOS管的漏极和第一电阻的第一端之间，源极连接第二参考电压；第二电阻，其第一端连接第二P型MOS管的漏极；第二N型MOS管，其栅极接收第二电压控制信号，漏极连接第二电阻的第二端；第三N型MOS管，其栅极和第一P型MOS管的栅极连接至第二电阻的第二端和第二N型MOS管的漏极之间，源极连接第二N型MOS管的源极。通过以上方式，本发明的开关电路可提高开关的响应速度以及降低电量损耗。
文档编号H02J7/00GK103138315SQ20111038920
公开日2013年6月5日 申请日期2011年11月29日 优先权日2011年11月29日
发明者胡有亮 申请人:东莞钜威新能源有限公司