一种用于电池系统的线性降压电路的制作方法
【专利摘要】一种用于电池系统的线性降压电路，包括二极管D1，设有输出端VDD1和输出端VDD2的两级降压电路，二极管D1和两级降压电路之间接入恒流电路，恒流电路包括并联后接入二极管D1的电阻R1和电阻R2，电阻R1的另一端与开关元件S1的输入端连接，开关元件S1的控制端电阻R2的另一端连接，开关元件S1的输出端与电阻R3连接，电阻R3的另一端接入两级降压电路，在电阻R2与开关元件S1之间的连接节点与开关元件S2的输入端连接，开关元件S2的控制端接入电阻R3与开关元件S1的输出端之间的连接节点，开关元件S2的输出端接入电阻R3与两级降压电路之间的连接节点。本实用新型具有生产成本低，稳定高，提高了电池组的电能转化率，节约电能，使得输出更加稳定，提高产品的品质。
【专利说明】 —种用于电池系统的线性降压电路
【技术领域】
[0001]本实用新型属于电池系统领域，具体涉及一种用于电池系统的线性降压电路。
【背景技术】
[0002]由于锂电池具有绿色环保、使用寿命长、具有高功率承受能力、电压平台高、储能密度大，质量轻等优点，使其广泛应用科技、国防、生活等【技术领域】。目前，多节锂电池组的应用日趋广泛，在很多锂电池组的应用中，都需要为控制线路提供一个稳定的低压电源，用于控制线路的工作，但在实施过程中，由于电池组电压在满电量与电量用尽时得电压相差比较大，因此，对于降压线路，因为输入电压范围的大幅度变化，从而为元件选型，参数设计，成本控制方面带来很多限制。比如对于14串的锂离子电池包，通常其允许工作电压为35V飞0V之间，对于普通的降压芯片或器件，面临着不小的选型难题，采用逐级降压，除了增加成本外，对于高低压的性能都会有差异，从而在设计过程中需要进行细致调试，给设计工作带来不少的工作量。同时，传统的降压线路存在电压高时耗电电流大，电压低时耗电电流小的缺点，使其在使用过程中电流不一致，电量消耗大等问题，降低了电能的转化率，制约其发展和推广应用。
【发明内容】
[0003]有鉴于此，本实用新型所要解决的技术问题是一种成本低，电流消耗少且稳定性高的用于电池系统的线性降压电路。
[0004]为了解决上述技术问题，本实用新型采用如下方案实现:一种用于电池系统的线性降压电路，包括二极管D1，与二极管D1连接的两级降压电路，两级降压电路上设有输出端VDD1和输出端VDD2，二极管D1和两级降压电路之间接入一恒流电路，所述的恒流电路包括并联后接入二极管D1的电阻R1和电阻R2，电阻R1的另一端与开关元件S1的输入端连接，开关元件S1的控制端电阻R2的另一端连接，开关元件S1的输出端与电阻R3连接，电阻R3的另一端接入两级降压电路，在电阻R2与开关元件S1之间的连接节点与一开关元件S2的输入端连接，开关元件S2的控制端接入电阻R3与开关元件S1的输出端之间的连接节点，开关元件S2的输出端接入电阻R3与两级降压电路之间的连接节点。
[0005]作为本实用新型的改进，所述的两级降压电路包括一开关元件S3，开关元件S3的输入端与开关元件S2的输出端和电阻R3之间的连接节点连接，在开关元件S3的输入端与开关元件S2的输出端和电阻R3之间的连接节点之间接入一稳压二极管Z1，在开关元件S3的输入端与稳压二极管之间接入一电容C1，在在开关元件S3的输入端与电容C1之间接入一电阻R4，电阻R4的另一端与开关元件S3的控制端连接后并接入降压芯片U1的控制端，稳压二极管Z1的另一端、电容C1的另一端以及降压芯片U1的接地端连接并接入地线GND ；开关元件S3的输出端和电容C4之间接入一电容C3，开关元件S3的输出端和电容C3之间接入一电阻R5，电阻R5和电阻R6串联连接，电阻R6的另一端、电容C3的另一端以及电容C4的另一端连接并接入地线GND ;电阻R5和电阻R6之间的连接节点与降压芯片U1的参考端连接；开关元件S3的控制端与电阻R4之间的连接节点与一电容C2连接，电容C2的另一端接入电阻R5和电阻R6之间的连接节点；输出端VDD1设置在开关元件S3的输入端与开关元件S2的输出端和电阻R3之间的连接节点之间；输出端VDD2设置在电容C4与开关元件S3的输出端之间连接的连接节点上。
[0006]作为本实用新型的进一步改进，所述的电容C1和电容C3均为有极性电容。
[0007]作为本实用新型的更进一步改进，所述的开关元件S1、开关元件S2以及开关元件S3均为NPN型三极管或NPN型场效应管。
[0008]与现有技术相比，本实用新型具有生产成本低，稳定高，采用恒流电路和二级降压电路相结合的方式，解决了电池组电压变化范围大而造成的降压线路问题，从而使得无论电池组的电压处于高或低，其耗电电流基本上一致，减少了电池组在使用过程中的电流消耗少，提高了电池组的电能转化率，节约电能，使的电流稳定，提高了电池组的稳定性，使得输出更加稳定，提高产品的品质，保护用电设备。
【专利附图】
【附图说明】
[0009]图1为本实用新型的电路原理图。
【具体实施方式】
[0010]为了让本领域的技术人员更好地理解本实用新型的技术方案，下面结合附图对本实用新型作进一步阐述。
[0011]如图1所示，一种用于电池系统的线性降压电路，包括二极管D1，二极管D1的阳极与电池组的正极输出端VBAT+连接，二极管D1的阴极与两级降压电路1连接。在二极管D1的阴极与二级降压电路1之间接入一恒流电路2。该恒流电路包括电阻R1、电阻R2、电阻R3、NPN型三极管S1以及NPN型三极管S2 ;电阻R1和电阻R2并联连接，电阻R1和电阻R2并联后的一端与二极管D1的阴极连接，电阻R1的另一端与NPN型三极管S1的集电极连接，NPN型三极管S1的发射极与电阻R3连接，NPN型三极管S1的基极与电阻R2的另一端连接；NPN型三极管S1的基极与电阻R2之间的连接节点与NPN型三极管S2的集电极连接，NPN型三极管S2的基极接入NPN型三极管S1的发射极与电阻R2之间的连接节点，NPN型三极管S2的发射极接入电阻R3与二级降压电路1之间的连接节点。
[0012]二级降压电路1包括一 NPN型三极管S3，NPN型三极管S3的集电极接入恒流电路2中的电阻R3和NPN型三极管S2的发射极之间的连接节点；NPN型三极管S3的基极与降压芯片U1的控制端连接，降压芯片U1的接地端接入地线GND ;NPN型三极管S3的发射极与电阻C4连接，电阻C4的另一端接入地线GND。NPN型三极管S3的集电极与恒流电路2之间接入一稳压二极管Z1。稳压二极管Z1的阴极接入NPN型三极管S3的集电极与恒流电路2中的电阻R3和NPN型三极管S2的发射极之间的连接节点之间；NPN型三极管S3的集电极与稳压二极管Z1的阴极之间接入一有极性电容C1 ;有极性电容C1的正极接入NPN型三极管S3的集电极与稳压二极管Z1的阴极之间；稳压二极管Z1的阳极、有极性电容C1的负极以及降压芯片U1的接地端连接，连接后并接入地线GND。NPN型三极管S3的集电极与有极性电容C1的正极之间接入一电阻R4，电阻R4的另一端接入NPN型三极管S3的基极与降压芯片U1的控制端之间的连接节点。NPN型三极管S3的发射极与电容C4之间接入一有极性电容C3，有极性电容C3的正极接入NPN型三极管S3的发射极与电容C4之间。NPN型三极管S3的发射极与有极性电容C3的正极之间接入一电阻R5，电阻R5与电阻R6串联连接；电容C4的另一端、有极性电容C3的负极、电阻R6的另一端连接，连接后接入地线GND。电阻R5和电阻R6之间的连接节点与降压芯片U1的参考端连接。NPN型三极管S3的基极与降压芯片U1的控制端之间的连接节点与一电容C2连接，电容C2的另一端接入电阻R5和电阻R6之间的连接节点。输出端VDD1设置在开关元件S3的输入端与开关元件S2的输出端和电阻R3之间的连接节点之间，输出端VDD1为驱动电源，该驱动电压可以与Η桥MOS管连接。输出端VDD2设置在电容C4与开关元件S3的输出端之间连接的连接节点上，输出端VDD2为输出电压端，该输出电压端可以与电频转换器连接。
[0013]所述的降压芯片U1可以使用低压线性稳压器LD0、降压芯片ΜΗ6303等降压芯片，
在此不作一一列举。
[0014]使用时，二极管D1的电池组的阳极与电池组的正极输出端VBAT+接通后，电池组的电流经过二极管D1、电阻R2、ΝΡΝ型三极管的基极流入发射极流出、电阻R3后给有极性电容C1充电，此时ΝΡΝ型三极管S1开启，电池组的电流从ΝΡΝ型三极管的集电极的流入发射极流出、电阻R3后以较大的电流给有极性电容C1充电；当电路中的电流经过电阻R3后，如果在电阻R3上的电压下降大于ΝΡΝ型三极管S2的开始电压，此时ΝΡΝ型三极管S2导通，而ΝΡΝ型三极管S1断开，经过电阻R3上的电流减少，而ΝΡΝ型三极管S2有断开；如此反复，则通过电阻R3上的电流近似于一个恒流源。而输出端VDD1的驱动电源由恒流源、稳压二极管Ζ1以及有极性电容C1组成，输出端VDD1的驱动电源的输出电压值由稳压二极管Ζ1确定。
[0015]当VDD1输出电压稳定后，在进行第二次降压，经过二次降压后的电流从输出端VDD2输出，供与输出端VDD2连接的电路或元器件使用。该二级降压电路由电阻R4、电阻R5、电阻R6、ΝΡΝ型三极管S3、降压芯片U1、电容C2、有极性电容C3以及电容C4组成。如图1所示，二级降压电路1中的电压经过电阻R5、电阻R6分压后将输出端VDD2的电压反馈到降压芯片U1的参考端，当降压芯片U1的参考端的电压低于其门限值(一般为1.2V或2.5V)时，降压芯片U1的Uak呈现高阻状态，其中Uak呈现高阻状态即为降压芯片中三极管Q3的基极、电容C2以及降压芯片U1的控制点三者之间的连接节点与降压芯片U1接地端之间处于高电阻状态且Uak的参考电压值一般为2.5V,此时三极管S1处于导通状态,从而输出端VDD2电压开始上升；反之，降压芯片U1的Uak导通，其中Uak导通为即为三极管Q3的基极、电容C2以及降压芯片U1的控制点三者之间的连接节点与降压芯片U1接地端之间导通，三极管S1处于断开状态，输出端VDD2电压开始下降。这样通过降压芯片U1控制三极管S1的导通与断开，使得输出端VDD2的输出电压保持稳定状态，从而达到输出端VDD2的稳压输出。附图1中的电容C2的作用是当输出端VDD1上的电压波动很大时，通过电容C2直接耦合到降压芯片U1的参考端，从而防止输出端VDD1的波动影响输出端VDD2，从而使得输出端VDD2输出更稳定。
[0016]本实用新型的开关元件S1、开关元件S2以及开关元件S3除了可以使用NPN型三极管外，还可以使用NPN型场效应管代替，其他元器件和连接关系与上述实施例相同，在此不做重复阐述。
[0017]上述实施例仅为本实用新型的其中具体实现方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些显而易见的替换形式均属于本实用新型的保护范围。
【权利要求】
1.一种用于电池系统的线性降压电路，包括二极管D1，与二极管Dl连接的两级降压电路(I)，两级降压电路(I)上设有输出端VDDI和输出端VDD2，其特征在于，二极管DI和两级降压电路(I)之间接入一恒流电路(2)，所述的恒流电路(2)包括并联后接入二极管Dl的电阻Rl和电阻R2，电阻Rl的另一端与开关元件SI的输入端连接，开关元件SI的控制端电阻R2的另一端连接，开关元件SI的输出端与电阻R3连接，电阻R3的另一端接入两级降压电路(I )，在电阻R2与开关元件SI之间的连接节点与一开关元件S2的输入端连接，开关元件S2的控制端接入电阻R3与开关元件SI的输出端之间的连接节点，开关元件S2的输出端接入电阻R3与两级降压电路(I)之间的连接节点；所述的两级降压电路(I)包括一开关元件S3，开关元件S3的输入端与开关元件S2的输出端和电阻R3之间的连接节点连接，在开关元件S3的输入端与开关元件S2的输出端和电阻R3之间的连接节点之间接入一稳压二极管Z1，在开关元件S3的输入端与稳压二极管之间接入一电容Cl，在在开关元件S3的输入端与电容Cl之间接入一电阻R4，电阻R4的另一端与开关元件S3的控制端连接后并接入降压芯片Ul的控制端，稳压二极管Zl的另一端、电容Cl的另一端以及降压芯片Ul的接地端连接并接入地线GND ;开关元件S3的输出端和电容C4之间接入一电容C3，开关元件S3的输出端和电容C3之间接入一电阻R5，电阻R5和电阻R6串联连接，电阻R6的另一端、电容C3的另一端以及电容C4的另一端连接并接入地线GND ;电阻R5和电阻R6之间的连接节点与降压芯片Ul的参考端连接；开关元件S3的控制端与电阻R4之间的连接节点与一电容C2连接，电容C2的另一端接入电阻R5和电阻R6之间的连接节点；输出端VDDl设置在开关元件S3的输入端与开关元件S2的输出端和电阻R3之间的连接节点之间；输出端VDD2设置在电容C4与开关元件S3的输出端之间连接的连接节点上。
2.根据权利要求1所述的用于电池系统的线性降压电路，其特征在于，所述的电容Cl和电容C3均为有极性电容。
3.根据权利要求1或2所述的用于电池系统的线性降压电路，其特征在于，所述的开关元件S1、开关元件S2以及开关元件S3均为NPN型三极管或NPN型场效应管。
【文档编号】H02M3/07GK204119025SQ201420675961
【公开日】2015年1月21日 申请日期:2014年11月13日 优先权日:2014年11月13日
【发明者】刘辉, 徐文赋, 朱立湘, 任素云, 李润朝 申请人:惠州市蓝微电子有限公司