一种用于功率MOS源漏电压的高精度检查电路论文和设计-郑鲲鲲

全文摘要

本实用新型公开了一种用于功率MOS源漏电压的高精度检查电路，其电路包括运算放大器Opam1和Opam2，场效应管M1、M2、M3、M4和功率管M5，所述运算放大器Opam1的同相输入端连接基准电压，反相输入端连接场效应管M1的源端并且该端通过电阻R1接地，输出端连接M1的栅极，所述场效应管M1的漏极同时连接运算放大器Opam2的同相输入端、场效应管M2的栅极和漏极以及M3的栅极，并且该端还通过电阻R1连接到功率管M5的源端，所述场效应管M2和M3的源端相连，M3的漏极与M4的源极相连，M4的漏极通过电阻R3连接功率管M5的漏端。本实用新型采用低压器件实现高阈值比较，只需要把高阈值平移到低阈值范围给低压比较器作为输入就可以实现用低压比较器实现高阈值的比较。

主设计要求

1.一种用于功率MOS源漏电压的高精度检查电路，其特征在于：该电路包括运算放大器Opam1、运算放大器Opam2、场效应管M1、场效应管M2、场效应管M3、场效应管M4和功率管M5，所述运算放大器Opam1的同相输入端连接基准电压VBG，反相输入端连接场效应管M1的源端并且该端通过电阻R1接地，运算放大器Opam1的输出端连接场效应管M1的栅极，所述场效应管M1的漏极同时连接运算放大器Opam2的同相输入端、场效应管M2的栅极和漏极以及场效应管M3的栅极，并且该端还通过电阻R1连接到功率管M5的源端，所述场效应管M2和场效应管M3的源端相连，场效应管M3的漏极与场效应管M4的源极相连，场效应管M4的漏极通过电阻R3连接功率管M5的漏端。

设计方案

2.根据权利要求1所述的一种用于功率MOS源漏电压的高精度检查电路，其特征在于：所述场效应管M2与场效应管M3的宽长比为1:1。

3.根据权利要求1所述的一种用于功率MOS源漏电压的高精度检查电路，其特征在于：所述场效应管M1为源漏电压可以承受从Vsource到地电位的NMOS。

4.根据权利要求1所述的一种用于功率MOS源漏电压的高精度检查电路，其特征在于：所述场效应管M4为源漏电压可以承受从Vsource到地电位的PMOS。

5.根据权利要求1所述的一种用于功率MOS源漏电压的高精度检查电路，其特征在于：所述场效应管M2和M3为源漏电压最高为3.3V的普通低压PMOS。

6.根据权利要求1所述的一种用于功率MOS源漏电压的高精度检查电路，其特征在于：所述功率管M5为源漏电压可以承受从Vsource到地电位的功率PMOS，其源漏电压是被检测的电压。

7.根据权利要求1所述的一种用于功率MOS源漏电压的高精度检查电路，其特征在于：所述运算放大器Opam1与场效应管M1之间设有接地开关SW1。

设计说明书

技术领域

本实用新型涉及一种用于功率MOS源漏电压的高精度检查电路，属于电子技术领域。

背景技术

在新能源汽车上大量使用各种功率MOS，而对功率MOS是否过流，通常采用检查功率MOS的源漏电压(VDS)是否高于一定的阈值来确定。

一般情况下，由低器件组成的比较器电路都有比较高的精度，但其比较电压范围会受到器件电压的限制。比如用3.3V器件组成的比较器，其比较电压的阈值一般就为3.3V了。但在实际情况中，若要比较一个外置的PowerMOS的Drain和Source的电压是否大于6V。那么就需要一个阈值为6V的高精度比较器。

现有电路通常采用功率MOS和电阻串并联分压的方式，如图1采用电阻分压结构的高压检测电路。该方法由于电阻值是固定的，当VDS(M1功率管的Vsource和VDrain电压差)增加的时候，并联电阻上的电流也是增加的，从而导致，在不同的VDS的情况下，分流的电流(图1中的IR电流)不同，而且该电流不能被关闭会导致系统漏电。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种用于功率MOS源漏电压的高精度检查电路，该电路采用低压器件实现高阈值比较，只需要把高阈值平移到低阈值范围给低压比较器作为输入就可以实现用低压比较器实现高阈值的比较。

为实现上述目的，本实用新型采取的技术方案如下：

一种用于功率MOS源漏电压的高精度检查电路，该电路包括运算放大器Opam1、运算放大器Opam2、场效应管M1、场效应管M2、场效应管M3、场效应管M4和功率管M5，所述运算放大器Opam1的同相输入端连接基准电压VBG，反相输入端连接场效应管M1的源端并且该端通过电阻R1接地，运算放大器Opam1的输出端连接场效应管M1的栅极，所述场效应管M1的漏极同时连接运算放大器Opam2的同相输入端、场效应管M2的栅极和漏极以及场效应管M3的栅极，并且该端还通过电阻R1连接到功率管M5的源端，所述场效应管M2和场效应管M3的源端相连，场效应管M3的漏极与场效应管M4的源极相连，场效应管M4的漏极通过电阻R3连接功率管M5的漏端。

进一步的，所述场效应管M2与场效应管M3的宽长比为1:1。

进一步的，所述场效应管M1为源漏电压可以承受从Vsource到地电位的NMOS。

进一步的，所述场效应管M4为源漏电压可以承受从Vsource到地电位的PMOS。

进一步的，所述场效应管M2和M3为源漏电压最高为3.3V的普通低压PMOS。

进一步的，所述功率管M5为源漏电压可以承受从Vsource到地电位的功率PMOS，其源漏电压是被检测的电压。

进一步的，所述运算放大器Opam1与场效应管M1之间设有接地开关SW1。

本实用新型的有益效果是：本实用新型采用低压器件(比如3.3V的MOS器件)实现高阈值电压高精度VDS比较。同时采用固定的偏置电流，使本实用新型使用的检查电路消耗的电流是固定的，从而方便电池管理系统进行电池能量的估计和计算，而且本实用新型电路的偏置电流可以很方便的被关闭，从而成功减小系统功耗。

本实用新型的使用可以使新能源汽车中的电池管理系统(BMS)对电池能量有更精确的计算，并且由于VDS的电压检查精度更高，从而提升新能源汽车的电池利用效率和电池系统的安全性。

附图说明

图1是采用电阻分压结构的高压检测电路。

图2是本实用新型的电路连接图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型进行详细说明。

如图2所示，一种用于功率MOS源漏电压的高精度检查电路，该电路包括运算放大器Opam1、运算放大器Opam2、场效应管M1、场效应管M2、场效应管M3、场效应管M4和功率管M5，所述运算放大器Opam1的同相输入端连接基准电压VBG，反相输入端连接场效应管M1的源端并且该端通过电阻R1接地，运算放大器Opam1的输出端连接场效应管M1的栅极，所述场效应管M1的漏极同时连接运算放大器Opam2的同相输入端、场效应管M2的栅极和漏极以及场效应管M3的栅极，并且该端还通过电阻R1连接到功率管M5的源端，所述场效应管M2和场效应管M3的源端相连，场效应管M3的漏极与场效应管M4的源极相连，场效应管M4的漏极通过电阻R3连接功率管M5的漏端。

本实用新型中，M1为源漏(VDS)电压可以承受从Vsource到地电位(GND)NMOS。

M4为源漏(VDS)电压可以承受从Vsource到地电位(GND)PMOS。

M2，M3为源漏(VDS)电压最高为3.3V的普通低压PMOS。

M5为源漏(VDS)电压可以承受从Vsource到地电位(GND)功率PMOS。其源漏(VDS)电压是要被检测的电压。

I1为R1电阻上的电流。IR2为电阻R2上的电流。IR3为电阻R3上的电流。IM2为PMOS管M2的电流。Ibias为标准运放Opam2的偏置电流。

VBG为bandgap电压，通常为1.2V。Vsource为功率MOS管M5的源端电压。VDrain为功率MOS管M5的漏端电压。

Opam1和Opam2为典型的运算放大电路。

SW1为一个开关。

本实用新型具体工作过程如下：

首先I1＝VBG\/R1＝IR2+IR3。其次，对Opam2的正端输入电压为VDrain-IR2*R2，对Opam2的负端输入电压为Vsource+IR3*R3。当正端电压和负端电压相等，并且取R2＝R3＝R时，VDrain-VSource＝VBG*R\/R1。那么只要取适当的R:R1就可以获得相应的精确的阈值电压。

当系统关闭的时候，使SW1关闭，电路中A点电压为地电位(GND)，M1被完全关闭，电压检测电路的电流完全关闭，防止了系统的功率消耗。

综上，本实用新型用低压器件(比如3.3V的MOS器件)实现高阈值比较，只需要把高阈值平移到低阈值范围给低压比较器作为输入就可以实现用低压比较器实现高阈值的比较。同时，采用固定的偏置电流，使本实用新型使用的检查电路消耗的电流是固定的，从而方便电池管理系统进行电池能量的估计和计算。

以上显示和描述了本实用新型的基本原理、主要特征和优点。本领域的普通技术人员应该了解，上述实施例不以任何形式限制本实用新型的保护范围，凡采用等同替换等方式所获得的技术方案，均落于本实用新型的保护范围内。本实用新型未涉及部分均与现有技术相同或可采用现有技术加以实现。

设计图

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主设计要求

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