电池管理系统中的高压模数转换电路技术方案

本实用新型专利技术提供一种电池管理系统中的高压模数转换电路，包括第一DMOS管、第二DMOS管、放大器和比较器；第一DMOS管的漏极通过第一电阻连接到电池正极，放大器的同相输入端通过第二电阻接地，第一DMOS管的源极连接在第二电阻和放大器的同相输入端之间；第二DMOS管的漏极通过第三电阻连接到电池负极，放大器的反相输入端与第四电阻的一端连接，第二DMOS管的源极连接在第四电阻和所述放大器的反相输入端之间；所述放大器的同相输入端与输出端之间连接一电容，所述放大器的输出端与比较器的输入端连接，所述比较器的输出端输出控制信号至所述第四电阻，控制所述第四电阻的另一端连接至参考电源端或者接地。本实用新型专利技术电路不会产生过高压，具有器件过压保护功能。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及电池管理系统
，特别是涉及一种电池管理系统中的高压模数转换电路。
技术介绍
在高性能电池管理系统，需要将多串电池组中的每节电池电压进行采集、处理。随着电池串数增多，电压采集前端所面对的电压也达到几十V甚至上百V。传统的模拟前端常使用电容搬移等方法先将高压信号转换到低压，然后用模数转换器转换为数字信号。如图1所示为传统的模数转换电路结构示意图，在这种方案中，每路采集通道要使用4个高压开关，而且因为ADC(模数转换器，Analog-to-Digital Converter)采集期间，采样电容需要一直保持电压，需要的容值很大，不能在芯片中集成，只能使用片外电容。因此，现有的电容搬移结合ADC的方案需要使用多个高压开关，尤其高侧开关在用MOS管实现时需要MOS管的栅极(G)、源极(S)、漏极(D)三者之间都能够承受高压。而在目前最常使用的高压B⑶(bipolar-CMOS-DMOS)工艺中的高压DMOS管的G-S之间不能承受高压，限制了工艺的使用。
技术实现思路
基于此，本技术提供一种电池管理系统中的高压模数转换电路，该电路不会产生过高压，具有器件过压保护功能。一种电池管理系统中的高压模数转换电路，包括第一 DMOS管、第二 DMOS管、放大器和比较器；所述第一 DMOS管的漏极通过第一电阻连接到电池正极，所述放大器的同相输入端通过第二电阻接地，所述第一 DMOS管的源极连接在所述第二电阻和所述放大器的同相输入端之间；所述第二 DMOS管的漏极通过第三电阻连接到电池负极，所述放大器的反相输入端与第四电阻的一端连接，所述第二 DMOS管的源极连接在所述第四电阻和所述放大器的反相输入端之间；所述放大器的同相输入端与输出端之间连接一电容，所述放大器的输出端与比较器的输入端连接，所述比较器的输出端输出控制信号至所述第四电阻，控制所述第四电阻的另一端连接至参考电源端或者接地。上述电池管理系统中的高压模数转换电路，不使用高侧开关，不采用先搬移再采集的方法，而是直接对高压信号做模数转换，使用低侧开关进行采样通道选择，允许使用GS耐压有限的DMOS管，低侧MOS管开关可以同时实现器件过压保护功能。利用电阻分压网络、运放和电容构成有源积分器，并进一步实现连续时间sigma-delta ADC ;本技术电路可以在BCD工艺中简单、高效的实现，节约了成本。与纯粹用开关电容实现的ADC相比，以多晶硅电阻为主，结合电容构成连续时间ADC，可以节省芯片面积。【附图说明】图1为传统的模数转换电路结构示意图；图2为本技术一种电池管理系统中的高压模数转换电路在一实施例中的结构示意图；图3为本技术一种电池管理系统中的高压模数转换电路在另一实施例中的结构示意图。【具体实施方式】下面结合实施例及附图对本技术作进一步详细说明，但本技术的实施方式不限于此。在目前的亚微米、深亚微米工艺中，因为器件线宽的缩小，多晶硅(poly)电阻的面积不断减小，在很小的面积中就能实现数十ΜΩ的高精度电阻。本技术根据工艺特点，不同于传统方案，采用更多使用电阻的方法实现了直接数模转换的高压采集电路架构，如图2所示是本技术电池管理系统中的高压模数转换电路在一实施例中的结构示意图，包括第一 DMOS管MA、第二 DMOS管MB、放大器OTAl和比较器CMPl ；所述第一 DMOS管MA的漏极通过第一电阻RlA连接到电池正极VI+，所述放大器OTAl的同相输入端通过第二电阻R2A接地，所述第一 DMOS管MA的源极连接在所述第二电阻R2A和所述放大器OTAl的同相输入端之间；所述第二 DMOS管MB的漏极通过第三电阻RlB连接到电池负极V1-，所述放大器OTAl的反相输入端与第四电阻R2B的一端连接，所述第二 DMOS管MB的源极连接在所述第四电阻R2B和所述放大器OTAl的反相输入端之间；所述放大器OTAl的同相输入端与输出端之间连接一电容CA，所述放大器OTAl的输出端与比较器CMPl的输入端连接，所述比较器CMPl的输出端输出控制信号至所述第四电阻R2B，控制所述第四电阻R2B的另一端连接至参考电源端VREF或者接地；在本实施例中，每个采集通道只使用两个DMOS管MA、MB作为选择开关。RlA和RlB连接到差分输入端(即放大器)，并通过选择开关连接到R2A，R2B ;放大器OTAl和电容CA形成有源积分电路。因为分压之后的节点电压已经降为低压，所以MA，MB的栅极与源极之间无需承受高压。即使VI+/V1-因为意外电压输入了非常高的电压，MA、MB管的D端电压会随之升高，但源极端只会升高到栅极端电压-Vth (Vth为MOS管阈值电压)，因此没有过压风险。有源积分器电路的差分输出被送入比较器，比较器可在每个时钟周期进行一次比较，并锁存O或I的比较结果。根据比较器的I位数字输出信号，若为1，则R2B电阻在下一个时钟周期被接到VREF，若为0，则R2B电阻在下个周期被接到地。通过这样的模拟_数字-模拟反馈，整个环路构成了一个连续时间sigma-delta调制器。而I位数字信号被送入数字抽选滤波器降采样之后就可以得到高分辨率的数字输出。如图3所示，是本技术电池管理系统中的高压模数转换电路在另一实施例中的结构示意图，图2中采用单端积分器和单端比较器，而在本实施例中，放大器的反相输入端与输出端之间连接一电容CB，能提高电路的抗噪声效果。在一较佳实施例中，所述比较器还连接一时钟电路。在一较佳实施例中，所述比较器CMPl的输出端还连接至一数字抽选滤波器，所述数字抽选滤波器输出所述控制信号。本技术主要应用于新能源产品，尤其是采用多串电池和类似电池类的储能产品。包括但不限于以下内容:锂离子蓄电池用管理系统，锂聚合物电池用电池管理系统，铅蓄电池，镍镉电池，镍氢电池，超级电容，以及未来新型储能产品的外围电路。本技术电池管理系统中的高压模数转换电路，不使用高侧开关，不采用先搬移再采集的方法，而是直接对高压信号做模数转换，使用低侧开关进行采样通道选择，允许使用GS耐压有限的DMOS管，低侧MOS管开关可以同时实现器件过压保护功能。利用电阻分压网络、运放和电容构成有源积分器，并进一步实现连续时间sigma-delta ADC ;本技术电路可以在BCD工艺中简单、高效的实现，节约了成本。与纯粹用开关电容实现的ADC相比，用poly电阻为主，结合电容构成连续时间ADC，可以节省芯片面积。以上所述实施例仅表达了本技术的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本技术专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本技术构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本技术的保护范围。因此，本技术专利的保护范围应以所附权利要求为准。【主权项】1.一种电池管理系统中的高压模数转换电路，其特征在于，包括第一 DMOS管、第二DMOS管、放大器和比较器； 所述第一 DMOS管的漏极通过第一电阻连接到电池正极，所述放大器的同相输入端通过第二电阻接地，所述第一 DMOS管的源极连接在所述第二电阻和所述放大器的同相输入端之间； 所述第二 DMOS管的漏极通过第三电阻连本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电池管理系统中的高压模数转换电路，其特征在于，包括第一DMOS管、第二DMOS管、放大器和比较器；所述第一DMOS管的漏极通过第一电阻连接到电池正极，所述放大器的同相输入端通过第二电阻接地，所述第一DMOS管的源极连接在所述第二电阻和所述放大器的同相输入端之间；所述第二DMOS管的漏极通过第三电阻连接到电池负极，所述放大器的反相输入端与第四电阻的一端连接，所述第二DMOS管的源极连接在所述第四电阻和所述放大器的反相输入端之间；所述放大器的同相输入端与输出端之间连接一电容，所述放大器的输出端与比较器的输入端连接，所述比较器的输出端输出控制信号至所述第四电阻，控制所述第四电阻的另一端连接至参考电源端或者接地。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：郑晓光，赵伟，肖勇，孙卫明，罗敏，赵建华，蒋燕波，
申请(专利权)人：广东电网有限责任公司电力科学研究院，东莞赛微微电子有限公司，
类型：新型
国别省市：广东;44