電池管理系統(tǒng)中的高壓模數(shù)轉(zhuǎn)換電路的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及電池管理系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種電池管理系統(tǒng)中的高壓模數(shù)轉(zhuǎn)換電路。
【背景技術(shù)】
[0002]在高性能電池管理系統(tǒng)，需要將多串電池組中的每節(jié)電池電壓進(jìn)行采集、處理。隨著電池串?dāng)?shù)增多，電壓采集前端所面對(duì)的電壓也達(dá)到幾十V甚至上百V。傳統(tǒng)的模擬前端常使用電容搬移等方法先將高壓信號(hào)轉(zhuǎn)換到低壓，然后用模數(shù)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)。如圖1所示為傳統(tǒng)的模數(shù)轉(zhuǎn)換電路結(jié)構(gòu)示意圖，在這種方案中，每路采集通道要使用4個(gè)高壓開(kāi)關(guān)，而且因?yàn)锳DC(模數(shù)轉(zhuǎn)換器，Analog-to-Digital Converter)采集期間，采樣電容需要一直保持電壓，需要的容值很大，不能在芯片中集成，只能使用片外電容。
[0003]因此，現(xiàn)有的電容搬移結(jié)合ADC的方案需要使用多個(gè)高壓開(kāi)關(guān)，尤其高側(cè)開(kāi)關(guān)在用MOS管實(shí)現(xiàn)時(shí)需要MOS管的柵極(G)、源極(S)、漏極(D)三者之間都能夠承受高壓。而在目前最常使用的高壓B⑶(bipolar-CMOS-DMOS)工藝中的高壓DMOS管的G-S之間不能承受高壓，限制了工藝的使用。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0004]基于此，本實(shí)用新型提供一種電池管理系統(tǒng)中的高壓模數(shù)轉(zhuǎn)換電路，該電路不會(huì)產(chǎn)生過(guò)高壓，具有器件過(guò)壓保護(hù)功能。
[0005]一種電池管理系統(tǒng)中的高壓模數(shù)轉(zhuǎn)換電路，包括第一 DMOS管、第二 DMOS管、放大器和比較器；
[0006]所述第一 DMOS管的漏極通過(guò)第一電阻連接到電池正極，所述放大器的同相輸入端通過(guò)第二電阻接地，所述第一 DMOS管的源極連接在所述第二電阻和所述放大器的同相輸入端之間；
[0007]所述第二 DMOS管的漏極通過(guò)第三電阻連接到電池負(fù)極，所述放大器的反相輸入端與第四電阻的一端連接，所述第二 DMOS管的源極連接在所述第四電阻和所述放大器的反相輸入端之間；
[0008]所述放大器的同相輸入端與輸出端之間連接一電容，所述放大器的輸出端與比較器的輸入端連接，所述比較器的輸出端輸出控制信號(hào)至所述第四電阻，控制所述第四電阻的另一端連接至參考電源端或者接地。
[0009]上述電池管理系統(tǒng)中的高壓模數(shù)轉(zhuǎn)換電路，不使用高側(cè)開(kāi)關(guān)，不采用先搬移再采集的方法，而是直接對(duì)高壓信號(hào)做模數(shù)轉(zhuǎn)換，使用低側(cè)開(kāi)關(guān)進(jìn)行采樣通道選擇，允許使用GS耐壓有限的DMOS管，低側(cè)MOS管開(kāi)關(guān)可以同時(shí)實(shí)現(xiàn)器件過(guò)壓保護(hù)功能。利用電阻分壓網(wǎng)絡(luò)、運(yùn)放和電容構(gòu)成有源積分器，并進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)連續(xù)時(shí)間sigma-delta ADC ;本實(shí)用新型電路可以在BCD工藝中簡(jiǎn)單、高效的實(shí)現(xiàn)，節(jié)約了成本。與純粹用開(kāi)關(guān)電容實(shí)現(xiàn)的ADC相比，以多晶硅電阻為主，結(jié)合電容構(gòu)成連續(xù)時(shí)間ADC，可以節(jié)省芯片面積。
【附圖說(shuō)明】
[0010]圖1為傳統(tǒng)的模數(shù)轉(zhuǎn)換電路結(jié)構(gòu)示意圖；
[0011 ]圖2為本實(shí)用新型一種電池管理系統(tǒng)中的高壓模數(shù)轉(zhuǎn)換電路在一實(shí)施例中的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0012]圖3為本實(shí)用新型一種電池管理系統(tǒng)中的高壓模數(shù)轉(zhuǎn)換電路在另一實(shí)施例中的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0013]下面結(jié)合實(shí)施例及附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明，但本實(shí)用新型的實(shí)施方式不限于此。
[0014]在目前的亞微米、深亞微米工藝中，因?yàn)槠骷€寬的縮小，多晶硅(poly)電阻的面積不斷減小，在很小的面積中就能實(shí)現(xiàn)數(shù)十ΜΩ的高精度電阻。本實(shí)用新型根據(jù)工藝特點(diǎn)，不同于傳統(tǒng)方案，采用更多使用電阻的方法實(shí)現(xiàn)了直接數(shù)模轉(zhuǎn)換的高壓采集電路架構(gòu)，如圖2所示是本實(shí)用新型電池管理系統(tǒng)中的高壓模數(shù)轉(zhuǎn)換電路在一實(shí)施例中的結(jié)構(gòu)示意圖，包括第一 DMOS管MA、第二 DMOS管MB、放大器OTAl和比較器CMPl ；
[0015]所述第一 DMOS管MA的漏極通過(guò)第一電阻RlA連接到電池正極VI+，所述放大器OTAl的同相輸入端通過(guò)第二電阻R2A接地，所述第一 DMOS管MA的源極連接在所述第二電阻R2A和所述放大器OTAl的同相輸入端之間；
[0016]所述第二 DMOS管MB的漏極通過(guò)第三電阻RlB連接到電池負(fù)極V1-，所述放大器OTAl的反相輸入端與第四電阻R2B的一端連接，所述第二 DMOS管MB的源極連接在所述第四電阻R2B和所述放大器OTAl的反相輸入端之間；
[0017]所述放大器OTAl的同相輸入端與輸出端之間連接一電容CA，所述放大器OTAl的輸出端與比較器CMPl的輸入端連接，所述比較器CMPl的輸出端輸出控制信號(hào)至所述第四電阻R2B，控制所述第四電阻R2B的另一端連接至參考電源端VREF或者接地；
[0018]在本實(shí)施例中，每個(gè)采集通道只使用兩個(gè)DMOS管MA、MB作為選擇開(kāi)關(guān)。RlA和RlB連接到差分輸入端(即放大器)，并通過(guò)選擇開(kāi)關(guān)連接到R2A，R2B ;放大器OTAl和電容CA形成有源積分電路。因?yàn)榉謮褐蟮墓?jié)點(diǎn)電壓已經(jīng)降為低壓，所以MA，MB的柵極與源極之間無(wú)需承受高壓。即使VI+/V1-因?yàn)橐馔怆妷狠斎肓朔浅８叩碾妷?，MA、MB管的D端電壓會(huì)隨之升高，但源極端只會(huì)升高到柵極端電壓-Vth (Vth為MOS管閾值電壓)，因此沒(méi)有過(guò)壓風(fēng)險(xiǎn)。
[0019]有源積分器電路的差分輸出被送入比較器，比較器可在每個(gè)時(shí)鐘周期進(jìn)行一次比較，并鎖存O或I的比較結(jié)果。根據(jù)比較器的I位數(shù)字輸出信號(hào)，若為1，則R2B電阻在下一個(gè)時(shí)鐘周期被接到VREF，若為0，則R2B電阻在下個(gè)周期被接到地。通過(guò)這樣的模擬_數(shù)字-模擬反饋，整個(gè)環(huán)路構(gòu)成了一個(gè)連續(xù)時(shí)間sigma-delta調(diào)制器。而I位數(shù)字信號(hào)被送入數(shù)字抽選濾波器降采樣之后就可以得到高分辨率的數(shù)字輸出。
[0020]如圖3所示，是本實(shí)用新型電池管理系統(tǒng)中的高壓模數(shù)轉(zhuǎn)換電路在另一實(shí)施例中的結(jié)構(gòu)示意圖，圖2中采用單端積分器和單端比較器，而在本實(shí)施例中，放大器的反相輸入端與輸出端之間連接一電容CB，能提高電路的抗噪聲效果。
[0021]在一較佳實(shí)施例中，所述比較器還連接一時(shí)鐘電路。
[0022]在一較佳實(shí)施例中，所述比較器CMPl的輸出端還連接至一數(shù)字抽選濾波器，所述數(shù)字抽選濾波器輸出所述控制信號(hào)。
[0023]本實(shí)用新型主要應(yīng)用于新能源產(chǎn)品，尤其是采用多串電池和類似電池類的儲(chǔ)能產(chǎn)品。包括但不限于以下內(nèi)容:鋰離子蓄電池用管理系統(tǒng)，鋰聚合物電池用電池管理系統(tǒng)，鉛蓄電池，鎳鎘電池，鎳氫電池，超級(jí)電容，以及未來(lái)新型儲(chǔ)能產(chǎn)品的外圍電路。
[0024]本實(shí)用新型電池管理系統(tǒng)中的高壓模數(shù)轉(zhuǎn)換電路，不使用高側(cè)開(kāi)關(guān)，不采用先搬移再采集的方法，而是直接對(duì)高壓信號(hào)做模數(shù)轉(zhuǎn)換，使用低側(cè)開(kāi)關(guān)進(jìn)行采樣通道選擇，允許使用GS耐壓有限的DMOS管，低側(cè)MOS管開(kāi)關(guān)可以同時(shí)實(shí)現(xiàn)器件過(guò)壓保護(hù)功能。利用電阻分壓網(wǎng)絡(luò)、運(yùn)放和電容構(gòu)成有源積分器，并進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)連續(xù)時(shí)間sigma-delta ADC ;本實(shí)用新型電路可以在BCD工藝中簡(jiǎn)單、高效的實(shí)現(xiàn)，節(jié)約了成本。與純粹用開(kāi)關(guān)電容實(shí)現(xiàn)的ADC相比，用poly電阻為主，結(jié)合電容構(gòu)成連續(xù)時(shí)間ADC，可以節(jié)省芯片面積。
[0025]以上所述實(shí)施例僅表達(dá)了本實(shí)用新型的幾種實(shí)施方式，其描述較為具體和詳細(xì)，但并不能因此而理解為對(duì)本實(shí)用新型專利范圍的限制。應(yīng)當(dāng)指出的是，對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本實(shí)用新型構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)，這些都屬于本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。因此，本實(shí)用新型專利的保護(hù)范圍應(yīng)以所附權(quán)利要求為準(zhǔn)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種電池管理系統(tǒng)中的高壓模數(shù)轉(zhuǎn)換電路，其特征在于，包括第一 DMOS管、第二DMOS管、放大器和比較器； 所述第一 DMOS管的漏極通過(guò)第一電阻連接到電池正極，所述放大器的同相輸入端通過(guò)第二電阻接地，所述第一 DMOS管的源極連接在所述第二電阻和所述放大器的同相輸入端之間； 所述第二 DMOS管的漏極通過(guò)第三電阻連接到電池負(fù)極，所述放大器的反相輸入端與第四電阻的一端連接，所述第二 DMOS管的源極連接在所述第四電阻和所述放大器的反相輸入端之間； 所述放大器的同相輸入端與輸出端之間連接一電容，所述放大器的輸出端與比較器的輸入端連接，所述比較器的輸出端輸出控制信號(hào)至所述第四電阻，控制所述第四電阻的另一端連接至參考電源端或者接地。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電池管理系統(tǒng)中的高壓模數(shù)轉(zhuǎn)換電路，其特征在于，所述放大器的反相輸入端與輸出端之間連接一電容。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電池管理系統(tǒng)中的高壓模數(shù)轉(zhuǎn)換電路，其特征在于，所述比較器還連接一時(shí)鐘電路。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電池管理系統(tǒng)中的高壓模數(shù)轉(zhuǎn)換電路，其特征在于，所述比較器的輸出端還連接至一數(shù)字抽選濾波器，所述數(shù)字抽選濾波器輸出所述控制信號(hào)。
【專利摘要】本實(shí)用新型提供一種電池管理系統(tǒng)中的高壓模數(shù)轉(zhuǎn)換電路，包括第一DMOS管、第二DMOS管、放大器和比較器；第一DMOS管的漏極通過(guò)第一電阻連接到電池正極，放大器的同相輸入端通過(guò)第二電阻接地，第一DMOS管的源極連接在第二電阻和放大器的同相輸入端之間；第二DMOS管的漏極通過(guò)第三電阻連接到電池負(fù)極，放大器的反相輸入端與第四電阻的一端連接，第二DMOS管的源極連接在第四電阻和所述放大器的反相輸入端之間；所述放大器的同相輸入端與輸出端之間連接一電容，所述放大器的輸出端與比較器的輸入端連接，所述比較器的輸出端輸出控制信號(hào)至所述第四電阻，控制所述第四電阻的另一端連接至參考電源端或者接地。本實(shí)用新型電路不會(huì)產(chǎn)生過(guò)高壓，具有器件過(guò)壓保護(hù)功能。
【IPC分類】H03M1-12
【公開(kāi)號(hào)】CN204334545
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201420649810
【發(fā)明人】鄭曉光, 趙偉, 肖勇, 孫衛(wèi)明, 羅敏, 趙建華, 蔣燕波
【申請(qǐng)人】廣東電網(wǎng)有限責(zé)任公司電力科學(xué)研究院, 東莞賽微微電子有限公司
【公開(kāi)日】2015年5月13日
【申請(qǐng)日】2014年10月31日