一种电流均衡电路论文和设计-王卓成

全文摘要

本实用新型公开一种电流均衡电路，所述电流均衡电路包括：第一比较运放电路、跟随运放电路、电流单元、插座以及第一差分运放电路；所述第一比较运放电路的输入端连接电流输入信号以及电流反馈信号，所述第一比较运放电路的输出端与所述跟随运放电路的输入端连接，所述跟随运放电路的输出端与所述电流单元的输入端连接，所述电流单元的输出端与所述插座连接，所述插座还与所述第一差分运放电路的输入端连接，所述第一差分运放电路的输出端接地。本实用新型中的上述电流均衡电路能够保证多个小电流单元之间的电流均衡一致。

主设计要求

1.一种电流均衡电路，其特征在于，所述电流均衡电路包括：第一比较运放电路、跟随运放电路、电流单元、插座以及第一差分运放电路；所述第一比较运放电路的输入端连接电流输入信号以及电流反馈信号，所述第一比较运放电路的输出端与所述跟随运放电路的输入端连接，所述跟随运放电路的输出端与所述电流单元的输入端连接，所述电流单元的输出端与所述插座连接，所述插座还与所述第一差分运放电路的输入端连接，所述第一差分运放电路的输出端接地。

设计方案

1.一种电流均衡电路，其特征在于，所述电流均衡电路包括：

第一比较运放电路、跟随运放电路、电流单元、插座以及第一差分运放电路；

所述第一比较运放电路的输入端连接电流输入信号以及电流反馈信号，所述第一比较运放电路的输出端与所述跟随运放电路的输入端连接，所述跟随运放电路的输出端与所述电流单元的输入端连接，所述电流单元的输出端与所述插座连接，所述插座还与所述第一差分运放电路的输入端连接，所述第一差分运放电路的输出端接地。

2.根据权利要求1所述的电流均衡电路，其特征在于，所述第一比较运放电路具体包括：

第一电阻iR1、第二电阻iR2以及第一运算放大器iU1；

所述第一电阻iR1一端与电流输入信号连接，所述第一电阻iR1的另一端与所述第一运算放大器iU1的同相输入端连接，所述第二电阻iR2的一端与所述电流反馈信号连接，所述第二电阻iR2的另一端与所述第一运算放大器iU1的反相输入端连接，所述第一运算放大器iU1的输出端与所述跟随运放电路连接。

3.根据权利要求2所述的电流均衡电路，其特征在于，所述跟随运放电路包括：

第三电阻iR3、第四电阻iR4以及第二运算放大器iU2；

所述第三电阻iR3的一端与所述第一运算放大器iU1的输出端连接，所述第三电阻iR3的另一端与所述第二运算放大器iU2同相输入端及所述第四电阻iR4的一端连接，所述第四电阻iR4的另一端接地，所述第二运算放大器iU2的反相输入端与所述第二运算放大器iU2的输出端连接，所述第二运算放大器iU2的输出端与所述电流单元的输入端连接。

4.根据权利要求3所述的电流均衡电路，其特征在于，所述第一差分运放电路具体包括：

第五电阻iR5、第六电阻iR6、第七电阻iR7、第八电阻iR8、电阻RL1以及第三运算放大器iU3；

所述电阻RL1的一端与所述插座连接，所述电阻RL1的另一端接地，所述第五电阻iR5的一端与所述电阻RL1的一端连接，所述第五电阻iR5的另一端与所述第七电阻iR7的一端及所述第三运算放大器iU3的同相输入端连接，所述第七电阻iR7的另一端接地，所述第六电阻iR6的一端接地，所述第六电阻iR6的另一端与所述第三运算放大器iU3的反相输入端及所述第五电阻iR5的一端连接，所述第五电阻iR5的另一端与所述第三运算放大器iU3的输出端连接，所述第三运算放大器iU3的输出端与所述第二电阻iR2的一端连接。

5.根据权利要求3所述的电流均衡电路，其特征在于，所述电流单元具体包括：

第二比较运放电路、电池反接保护电路、第二差分运放电路以及电流检测单元；

所述第二比较运放电路的输入端与所述第二运算放大器iU2的输出端连接，所述第二比较运放电路的输出端与所述电池反接保护电路的输入端连接，所述电池反接保护电路的输出端与所述第二差分运放电路的输入端连接，所述第二差分运放电路的输出端与所述电流检测单元输入端连接，所述电流检测单元的输出端与所述电池反接保护电路连接。

6.根据权利要求5所述的电流均衡电路，其特征在于，所述第二比较运放电路具体包括：

第九电阻iR9、第十电阻iR10、第十一电阻iR11、第四运算放大器iU4以及第一场效应晶体管iQ1；

所述第九电阻iR9的一端与所述第二运算放大器iU2的输出端连接，所述第九电阻iR9的另一端与所述第四运算放大器iU4的同相输入端及所述第十电阻iR10的一端连接，所述第十电阻iR10的另一端接地，所述第四运算放大器iU4的输出端与所述第十一电阻iR11的一端连接，所述第十一电阻iR11的另一端与所述第一场效应晶体管iQ1的栅极连接。

7.根据权利要求6所述的电流均衡电路，其特征在于，所述电池反接保护电路具体包括：

第十二电阻iR12、第十三电阻iR13、第十四电阻iR14、第二场效应晶体管iQ2、第三场效应晶体管iQ3以及第一三极管iQ4；

所述第十二电阻iR12的一端与电源连接，所述第十二电阻iR12的另一端与所述第十三电阻iR13及所述第二场效应晶体管iQ2的栅极连接，所述第二场效应晶体管iQ2的漏极与所述第一场效应晶体管iQ1的源极连接，所述第一场效应晶体管iQ1的漏极与所述第十三电阻iR13的另一端连接，所述第一三极管iQ4的集电极与所述第十三电阻iR13的一端连接，所述第一三极管iQ4的发射极与所述第十三电阻iR13的另一端及所述第三场效应晶体管iQ3的漏极连接，所述第一三极管iQ4的基极与所述第十四电阻iR14一端连接，所述第十四电阻iR14的另一端接地。

8.根据权利要求7所述的电流均衡电路，其特征在于，所述第二差分运放电路具体包括：

第十五电阻iR15、第十六电阻iR16、第十七电阻iR17、第十八电阻iR18、第十九电阻iR19、第五运算放大器iU5、电阻RL2以及熔断器FUSE；

所述第十七电阻iR17的一端接地，所述第十七电阻iR17的另一端与所述第十五电阻iR15的一端及所述第五运算放大器iU5的同相输入端连接，所述第十五电阻iR15的另一端与所述熔断器FUSE的一端连接，所述熔断器FUSE的另一端与所述第三场效应晶体管iQ3的源极连接，所述熔断器FUSE的一端还与所述电阻RL2的一端连接，所述电阻RL2的另一端与所述第十六电阻iR16的一端连接，所述第十六电阻iR16的另一端与所述第五运算放大器iU5的反相输入端及所述第十八电阻iR18的一端连接，所述第十八电阻iR18的另一端与所述第五运算放大器iU5的输出端及所述第十九电阻iR19的一端连接，所述第十九电阻iR19的另一端与所述第四运算放大器iU4的反相输入端连接。

9.根据权利要求8所述的电流均衡电路，其特征在于，所述电流检测单元具体包括：

第二二极管iD2、第六运算放大器iU6、第二十二电阻iR22、第二十八电阻iR28、第二十七电阻iR27、第二十六电阻iR26、电容iC1、第七运算放大器iU7、第二十四电阻iR24、第二十五电阻iR25、第五二极管iD5、第六二极管iD6；

所述第二二极管iD2的阳极与所述第一三极管iQ4的集电极连接，所述第二二极管iD2的阴极与所述第六运算放大器iU6的输出端连接，所述第二十二电阻iR22的一端与所述第六运算放大器iU6的同相输入端及所述第二十八电阻iR28的一端连接，所述第二十二电阻iR22的另一端与电源连接，所述第二十八电阻iR28的另一端接地，所述第二十七电阻iR27的一端与所述第六运算放大器iU6的反相输入端连接，所述第二十七电阻iR27的另一端与所述第二十六电阻iR26的一端及所述第五二极管iD5和第六二极管iD6的阴极连接，所述第五二极管iD5的阳极与所述第七运算放大器iU7的输出端及所述第二十五电阻iR25的一端连接，所述第二十五电阻iR25的另一端与所述第七运算放大器iU7的反相输入端及所述第二十四电阻iR24的一端连接，所述第二十四电阻iR24的另一端与所述第五运算放大器iU5的输出端连接，所述第七运算放大器iU7的同相输入端接地，第七运算放大器iU7的同相输入端还与所述电容iC1的一端连接，所述电容iC1的一端还与电源连接，所述电容iC1的另一端接地。

10.根据权利要求1所述的电流均衡电路，其特征在于，所述电流单元为多个，多个电流单元之间并联连接。

设计说明书

技术领域

本实用新型涉及电池生产设备领域，特别是涉及一种电流均衡电路。

背景技术

电池化成分容测试设备支持二次动力电池的化成分容。近年来动力电池容量越高，需要进行充放电的电流越大。而充电电流加大，就需要使用更大的场效应管实现大电流的输出。作为电流载体的场效应管需要同时兼顾场效应管内阻与最大电流等参数。场效应管导通时过的电流越大，产生的热量就会越大，热量的持续产生必然导致场效应管的老化。场效应管损坏会导致整板环路失效。因此，有必要提供一种电流均衡电路来解决上述问题。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种电流均衡电路，以保证各电流单元之间的电流单元均衡一致。

为实现上述目的，本实用新型提供了如下方案：

一种电流均衡电路，所述电流均衡电路包括：

第一比较运放电路、跟随运放电路、电流单元、插座以及第一差分运放电路；

可选的，所述第一比较运放电路具体包括：

第一电阻iR1、第二电阻iR2以及第一运算放大器iU1；

可选的，所述跟随运放电路包括：

第三电阻iR3、第四电阻iR4以及第二运算放大器iU2；

可选的，所述第一差分运放电路具体包括：

第五电阻iR5、第六电阻iR6、第七电阻iR7、第八电阻iR8、电阻RL1以及第三运算放大器iU3；

可选的，所述电流单元具体包括：

第二比较运放电路、电池反接保护电路、第二差分运放电路以及电流检测单元；

可选的，所述第二比较运放电路具体包括：

第九电阻iR9、第十电阻iR10、第十一电阻iR11、第四运算放大器iU4以及第一场效应晶体管iQ1；

可选的，所述电池反接保护电路具体包括：

第十二电阻iR12、第十三电阻iR13、第十四电阻iR14、第二场效应晶体管iQ2、第三场效应晶体管iQ3以及第一三极管iQ4；

可选的，所述第二差分运放电路具体包括：

第十五电阻iR15、第十六电阻iR16、第十七电阻iR17、第十八电阻iR18、第十九电阻iR19、第五运算放大器iU5、电阻RL2以及熔断器FUSE；

可选的，所述电流检测单元具体包括：

可选的，所述电流单元为多个，多个电流单元之间并联连接。

根据本实用新型提供的具体实施例，本实用新型公开了以下技术效果：

本实用新型中的上述电路目的是提供一种通过多通道电流单元并联实现大电流输出的电路，该电路通过主控环路控制多个电流单元并联在一起，实现总电流的输出，因为电流单元是一个独立的闭环回路，它的输出电流依靠主控环路提供的信号控制，因此多个小电流单元之间的电流是一致均衡的。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例电流均衡电路结构示意图；

图2为本实用新型实施例电流单元结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

本实用新型的目的是提供一种电流均衡电路，以保证各电流单元之间的电流单元均衡一致。

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。

图1为本实用新型实施例电流均衡电路结构示意图，如图1所示，所述电流均衡电路包括：

第一比较运放电路1、跟随运放电路2、电流单元3、插座4以及第二差分运放电路5；

所述第一比较运放电路1的输入端连接电流输入信号以及电流反馈信号，所述第一比较运放电路1的输出端与所述跟随运放电路2的输入端连接，所述跟随运放电路2的输出端与所述电流单元3的输入端连接，所述电流单元3的输出端与所述插座4连接，所述插座4还与所述第二差分运放电路5的输入端连接，所述第二差分运放电路5的输出端接地。

所述第一比较运放电路1用于对电流输入信号Vi与电流反馈信号Vf进行比较输出，实现总电流稳定输出。

所述跟随运放电路2，是为了保证第一比较运放电路输出信号能够推动多个电流单元电流信号，将比较运放电路输出信号进行信号增强，输出信号Vi_sub。

所述第二差分放大运放电路5，是对电流反馈信号采集电阻进行差分放大了33倍后，产生的信号是Vf，再反馈到比较运放iU1。

其工作原理是：比较运放电路通过正输入信号Vi与电流反馈负信号Vf进行比较放大，会输出一个电压比较信号，连接到跟随运放电路的正信号脚。跟随运放电路通过本身工作原理，对比较运放电路的电压比较信号增强，成为Vi_sub，连接到电流单元。多个电流单元累加输出的总电流会经过电阻RL1，由欧姆定律得到电阻的压降电压，经过33倍放大后的电压是电流反馈电压信号Vf，连接到比较运放电路的负反馈脚。

具体的，所述第一比较运放电路具体包括：

第一电阻iR1、第二电阻iR2以及第一运算放大器iU1；

所述跟随运放电路包括：

第三电阻iR3、第四电阻iR4以及第二运算放大器iU2；

所述第二差分运放电路具体包括：

第五电阻iR5、第六电阻iR6、第七电阻iR7、第八电阻iR8、电阻RL1以及第三运算放大器iU3；

如图2所示，图2为本实用新型实施例电流单元结构示意图，所述电流单元具体包括：

第二比较运放电路301、电池反接保护电路302、第二差分运放电路303以及电流检测单元304；

所述第二比较运放电路301的输入端与所述第二运算放大器iU2的输出端连接，所述第二比较运放电路301的输出端与所述电池反接保护电路302的输入端连接，所述电池反接保护电路的输出端302与所述第二差分运放电路303的输入端连接，所述第二差分运放电路303的输出端与所述电流检测单元304输入端连接，所述电流检测单元的输出端与所述电池反接保护电路连接。

iU4是电流单元的比较运放电路。其中Vi_sub是图1中iU2的输出控制信号。为保护电流单元在正常工作情况下过流输出，先将电流单元比较运放电流中输入信号Vi_sub进行5倍缩小。iU4运放电路输出信号，打开场效应管iQ1，输出电流。

电池反接保护电路对顶管iQ2和iQ3，在正常工作情况下，是电源结过分压第十二电阻iR12与第十三电阻iR13，使得场效应管的栅源极电压Vgs打开，场效应管源极与漏极导通。如图2所示，首先，总环路输出信号先通过第九电阻iR9、第十iR10进行分压，再进入电流单元运放，这样做可以保护在主控环路失效情况下，电流单元失控损坏。增加了电流检测保护，当电流单元电流采样电阻检测到通过的电流过大时，会关断电池保护对顶管，把电流关断，实现保护功能。

当电池接反时，输出端口I+接到电池负极，I-接到电池正极，这时候iQ4三极管的基极B比发射极E大，三极管集电极C与发射极E处于饱和导通状态，将电流单元的场效应管iQ2，iQ3开关关断，实现电流单元的反接保护。

iU5是一个差分放大运放电路，是对电流单元电流反馈信号采集电阻进行差分放大了30倍后，产生的信号反馈到比较运放iU4，实现电流单元电流的稳定输出。

iIC1A是一个绝对值输出电路，将电流单元输出电流信号变成一个正值。iIC1B是一个比较运放电路，将电流单元输出电流信号与电流保护值进行比较。如果输出电流信号比电流保护值大，会输出保护信号，把对顶管iQ2和iQ3关断。

具体的，所述第二比较运放电路具体包括：

第九电阻iR9、第十电阻iR10、第十一电阻iR11、第四运算放大器iU4以及第一场效应晶体管iQ1；

所述电池反接保护电路具体包括：

第十二电阻iR12、第十三电阻iR13、第十四电阻iR14、第二场效应晶体管iQ2、第三场效应晶体管iQ3以及第一三极管iQ4；

第二比较运放电路根据电压比较信号Vi_sub，打开场效应管，使电流流通到电池反接保护电路，当电池正常连接时，电池反接保护电路一直导通。电池反接保护电路通过第二比较运放电路输入的电流流向第二差分运放电路，电流经过功率电阻RL2，由欧姆定律得到电阻的压降电压，经过33倍放大后的电压是电流反馈电压信号，连接到比较运放电路的负反馈脚。同时，电流反馈电压信号连接到电流检测单元，与电流保护值进行比较，输出一个过流保护信号，电流检测单元通过过流保护信号连接到电池反接保护电路，来实现电池反接保护电路的开关。

该电路单元的运行原理为：

步骤1：设定电流信号Vi给到图1中的第一比较运放电路正输入，经过比较放大处理传递到跟随运放电路。

步骤2：图1中跟随运放电路接收到第一比较运放电路中处理后的信号，对该信号进行信号跟随增强，再传递到电流单元。

步骤3：图2中第二比较运放电路接收到图1跟随运放电路的增强信号，对该信号进行比较放大处理，打开场效应管，输出单元电流，传递到图2中的电池反接保护电路。

步骤4：图2中电池反接保护电路接收到图2第二比较运放电路的输出电流，此时电池反接保护电路会对电池进行防反接检测，如果电池无异常，则将图2第二比较运放电路的输出电流传递到图2第二差分运放电路。

步骤5：图2第二差分运放电路接收到图2电池反接保护电路的输出电流，对该电流进行采样放大处理，传递回图2第二比较运放电路。同时传递到图1的第一差分运放电路以及图2电流检测单元。

步骤6：图2电流检测单元接收到图2第二差分运放电路的电流采样信号后，与过流保护值做比较，产生一个过流保护信号，传递到图2电池反接保护电路。如果过流产生，则关断图2电池反接保护电路的导通，没有则不起作用。

步骤7：接步骤5图1第一差分运放电路接收到图2第二差分运放电路的输出电流，对该电流进行采样放大处理，传递回图1第一比较运放电路。该电路完成一个循环。

所述第二差分运放电路具体包括：

第十五电阻iR15、第十六电阻iR16、第十七电阻iR17、第十八电阻iR18、第十九电阻iR19、第五运算放大器iU5、电阻RL2以及熔断器FUSE；

所述电流检测单元具体包括：

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

本文中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本实用新型的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。

设计图

一种电流均衡电路论文和设计

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