高边开关驱动电路、驱动方法和电源控制系统与流程

本发明涉及驱动电路，尤其涉及一种高边开关驱动电路、驱动方法和电源控制系统。

背景技术：

1、高功率密度电池在充放电过程中需要电池管理，确保安全。现有技术中是通过电子开关(比如背靠背开关)来控制高功率密度电池的充电或者放电。然而现有的背靠背开关构成的高功率密度电池的驱动电路中包含较多的外部元件，导致高功率密度电池的驱动电路比较复杂。

技术实现思路

1、本发明提供一种高边开关驱动电路、驱动方法和电源控制系统，用以解决现有技术中背靠背开关构成的高功率密度电池的驱动电路中包含较多的外部元件，导致高功率密度电池的驱动电路比较复杂的缺陷。

2、本发明提供一种高边开关驱动电路，包括：

3、双向开关，其被配置成基于切换信号实现单向导通或双向导通或断开；

4、驱动芯片，其被配置为获取控制信号、第一高边电压和第二高边电压，根据所述控制信号，从第一高边电压和第二高边电压中确定第一输出电压；根据所述第一输出电压，产生第二输出电压；将所述第一输出电压和所述第二输出电压作为切换信号输出至所述双向开关，以控制所述双向开关的通断模式；

5、其中：

6、所述双向开关具有栅极端子、源极端子、第一漏极端子和第二漏极端子；

7、所述驱动芯片具有获取所述控制信号的控制信号端子、与所述第一漏极端子连接且获取第一高边电压的第一高边电压端子、与所述第二漏极端子连接且获取第二高边电压的第二高边电压端子、与所述源极端子连接的第一输出端子、与所述栅极端子连接的第二输出端子。

8、根据本发明提供的一种高边开关驱动电路，所述驱动芯片包括电压选择单元、电压产生单元和驱动单元：

9、所述电压选择单元分别与所述第一高边电压端子、所述第二高边电压端子、所述控制信号端子和所述第一输出端子连接，用于根据所述控制信号，从所述第一高边电压和所述第二高边电压中得到第一输出电压，经所述第一输出端子将所述第一输出电压输出至所述源极端子；

10、所述电压产生单元分别与所述电压选择单元和所述驱动单元连接，用于根据所述电压选择单元输出的所述第一输出电压，产生第二输出电压，将所述第二输出电压输出至所述驱动单元；

11、所述驱动单元用于根据所述控制信号，输出所述第一输出电压或所述第二输出电压至所述栅极端子。

12、根据本发明提供的一种高边开关驱动电路，所述驱动单元包括依次连接的逻辑解码器、电平转换器和驱动器；

13、所述逻辑解码器用于对接收的所述控制信号进行解码，得到解码信号；

14、所述电平转换器用于对所述解码信号进行电平转换，得到转换信号；

15、所述驱动器的输出端与所述第二输出端子连接，用于根据所述转换信号，输出所述第一输出电压或所述第二输出电压。

16、根据本发明提供的一种高边开关驱动电路，所述驱动器包括两个串联的非门，每个非门均连接有所述第一输出电压和所述第二输出电压。

17、根据本发明提供的一种高边开关驱动电路，所述电平转换器包括第一开关器件、第二开关器件、第三开关器件和第四开关器件，所述解码信号与所述第一开关器件连接，所述第一开关器件经一个非门与所述第二开关器件连接，所述第一开关器件还与所述第三开关器件连接，所述第一开关器件和所述第三开关器件的公共端与所述第四开关器件连接，所述第二开关器件和所述第四开关器件的公共端与所述第三开关器件连接。

18、根据本发明提供的一种高边开关驱动电路，所述电压选择单元包括比较器、第五开关器件和第六开关器件，所述第一高边电压端子分别与所述第五开关器件的源极端子和所述比较器的正输入端子连接，所述第二高边电压端子分别与所述第六开关器件的源极端子和所述比较器的负输入端子连接，所述比较器的输出端子与所述第五开关器件的栅极连接，所述比较器的输出端子经非门与所述第六开关器件的栅极连接，所述第五开关器件的漏极和所述第六开关器件的漏极均与所述第一输出端子连接；

19、其中，所述比较器还用于接收控制信号。

20、根据本发明提供的一种高边开关驱动电路，所述电压产生单元包括振荡器和电荷泵，所述振荡器用于产生时钟信号，将所述时钟信号输入至所述电荷泵，所述电荷泵用于根据所述时钟信号和所述第一输出电压，产生所述第二输出电压。

21、根据本发明提供的一种高边开关驱动电路，所述电荷泵包括第一二极管、第二二极管、第一电容和第二电容，所述第一二极管的输入端与所述第一输出电压连接，所述第一二极管的输出端分别与所述第二二极管的输入端和所述第一电容的一端连接，所述第一电容的另一端与一个非门的输出端连接，所述时钟信号与非门的输入端连接，所述第二二极管的输出端分别与第二电容的一端和所述第二输出电压连接，所述第二电容的另一端接地。

22、根据本发明提供的一种高边开关驱动电路，所述双向开关包括双向氮化镓场效应晶体管。

23、根据本发明提供的一种高边开关驱动电路，所述控制信号端子至少包括用于获取第一控制信号的第一控制信号端子和用于获取第二控制信号的第二控制信号端子；其中，所述第一控制信号和所述第二控制信号的取值组合用于确定所述双向开关的工作模式。

24、根据本发明提供的一种高边开关驱动电路，所述控制信号端子还包括用于获取使能信号的使能信号端子，所述使能信号用于确定所述第二输出端子的输出值。

25、本发明还提供了一种基于所述的高边开关驱动电路实现的驱动方法，包括：

26、获取控制信号、第一高边电压和第二高边电压；

27、根据所述控制信号，从第一高边电压和第二高边电压中确定第一输出电压；

28、根据所述第一输出电压，产生第二输出电压；

29、将所述第一输出电压和所述第二输出电压作为切换信号输出至所述双向开关，以控制所述双向开关的通断模式；

30、其中，所述双向开关的通断模式包括单向导通、双向导通和断开。

31、本发明还提供了一种电源控制系统，包括所述的高边开关驱动电路，还包括电源；

32、所述驱动芯片通过控制所述双向开关的通断模式以调整所述电源的充放电模式。

33、根据本发明提供的一种电源控制系统，所述驱动芯片通过控制所述双向开关的通断模式以调整所述电源的充放电模式，包括：

34、所述驱动芯片根据所述控制信号，将所述第一输出电压和所述第二输出电压作为所述切换信号，输出至所述双向开关，所述双向开关切换至对应的通断模式，使得所述电源实现双向关闭模式、单向充电模式、单向放电模式或双向开启模式。

35、根据本发明提供的一种电源控制系统，所述驱动芯片根据所述控制信号，将所述第一输出电压和所述第二输出电压作为所述切换信号，输出至所述双向开关，所述双向开关切换至对应的通断模式，使得所述电源实现双向关闭模式、单向充电模式、单向放电模式或双向开启模式，包括：

36、所述第一输出端子向所述双向开关的源极端子输出所述第一漏极端子对应的电压值和所述第二漏极端子对应的电压值中的最小值，所述第二输出端子向所述双向开关的栅极端子输出所述第一输出电压，使得所述电源处于双向关闭模式；

37、所述第一输出端子向所述双向开关的源极端子输出所述第二漏极端子对应的电压值，所述第二输出端子向所述双向开关的栅极端子输出所述第一输出电压或所述第二输出电压，使得所述电源处于单向放电模式；

38、所述第一输出端子向所述双向开关的源极端子输出所述第一漏极端子对应的电压值，所述第二输出端子向所述双向开关的栅极端子输出所述第一输出电压或所述第二输出电压，使得所述电源处于单向充电模式；

39、所述第一输出端子向所述双向开关的源极端子输出所述第一漏极端子对应的电压值和所述第二漏极端子对应的电压值中的最小值，所述第二输出端子向所述双向开关的栅极端子输出所述第一输出电压或所述第二输出电压，使得所述电源处于双向开启模式。

40、本发明提供的高边开关驱动电路、驱动方法和电源控制系统，通过双向开关取代背靠背开关，可实现对双向开关的控制，无需设置许多外部元件，降低高功率密度电池的驱动电路的复杂度。