一种动力电池降压电路与供电系统的制作方法

1.本实用新型涉及电源设计领域，特别涉及一种动力电池降压电路与供电系统。


背景技术：

2.随着互联网企业对生活出行领域的关注度增加，智能化、个性化成为电动车等电动代步工具的发展趋势。在电动代步工具中，动力电池提供的电源电压与控制芯片的额定电压相差较大，动力电池为控制芯片供电时必须通过降压电路。由于ldo芯片(low dropout regulator，低压差线性稳压器)最高工作电压在24v上下，而动力电池电压在50v左右，ldo芯片无法为动力电池降压，因此当前动力电池可用的降压电路方案只有dcdc芯片。但是dcdc芯片的功耗和成本较高，如何突破降压电路不经济节能的瓶颈，成为目前本领域技术人员需要解决的问题。


技术实现要素：

3.有鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种能耗低、成本低的动力电池降压电路与供电系统。其具体方案如下：
4.一种动力电池降压电路，包括第一电阻、第二电阻、第一滤波单元、第二滤波单元、稳压管、可控开关管和ldo芯片，其中：
5.所述第一电阻的第一端和所述第二电阻的第一端均与动力电池的电压输出端连接；
6.所述第一电阻的第二端和所述第一滤波单元的第一端、所述可控开关管的第一端均连接；
7.所述第二电阻的第二端和所述可控开关管的控制端、所述稳压管的阴极均连接；
8.所述可控开关管的第二端与所述第二滤波单元的第一端、所述ldo芯片的电压输入端均连接；
9.所述稳压管的阳极、所述第一滤波单元的第二端、所述第二滤波单元的第二端、所述ldo芯片的接地端均接地。
10.优选的，所述可控开关管为nmos管，其中所述nmos管的漏极作为所述可控开关管的第一端，所述nmos管的源极作为所述可控开关管的第二端。
11.优选的，所述第一电阻的阻值为2kω，所述第二电阻的阻值为10mω。
12.优选的，所述可控开关管为npn三极管，其中所述npn三极管的集电极作为所述可控开关管的第一端，所述npn三极管的发射极作为所述可控开关管的第二端。
13.优选的，所述第一滤波单元和所述第二滤波单元具体包括电容。
14.优选的，所述第二滤波单元包括两个并联的、型号为106/25v的电容。
15.优选的，所述动力电池降压电路，还包括二极管；
16.所述第一电阻的第一端和所述第二电阻的第二端均通过所述二极管与所述动力电池的电压输出端连接；
17.所述二极管的内部电流从所述动力电池的电压输出端流入。
18.优选的，所述动力电池降压电路还包括第三滤波单元，所述第三滤波单元的第一端与所述ldo芯片的电压输出端连接，所述第三滤波单元的第二端接地。
19.优选的，所述ldo芯片具体为型号为ur7533g
‑
ab3
‑
r的低功耗ldo芯片。
20.相应的，本技术还公开了一种供电系统，包括：如上文任一项所述动力电池降压电路，动力电池，与所述动力电池降压电路的ldo芯片的电压输出端连接的控制芯片。
21.本技术公开了一种动力电池降压电路，包括第一电阻、第二电阻、第一滤波单元、第二滤波单元、稳压管、可控开关管和ldo芯片，其中：所述第一电阻的第一端和所述第二电阻的第一端均与动力电池的电压输出端连接；所述第一电阻的第二端和所述第一滤波单元的第一端、所述可控开关管的第一端均连接；所述第二电阻的第二端和所述可控开关管的控制端、所述稳压管的阴极均连接；所述可控开关管的第二端与所述第二滤波单元的第一端、所述ldo芯片的电压输入端均连接；所述稳压管的阳极、所述第一滤波单元的第二端、所述第二滤波单元的第二端、所述ldo芯片的接地端均接地。本技术的动力电池降压电路通过成本较低的电路元件实现了dcdc芯片的降压效果，同时功耗更低，更为经济。
附图说明
22.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，下面将对实施例或现有技术描述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的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
23.图1为本实用新型实施例中一种动力电池降压电路的结构分布图；
24.图2为本实用新型实施例中另一种动力电池降压电路的结构分布图；
25.图3为本实用新型实施例中一种供电系统的结构分布图。
具体实施方式
26.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。
27.在电动代步工具中，动力电池提供的电源电压与bms的额定电压相差较大，动力电池为bms供电时必须通过降压电路。由于ldo芯片最高工作电压在24v上下，而动力电池电压在50v左右，ldo芯片无法为动力电池降压，因此当前动力电池可用的降压电路方案只有功耗和成本较高的dcdc芯片。本技术的动力电池降压电路通过成本较低的电路元件实现了dcdc芯片的降压效果，同时功耗更低，更为经济。
28.本实用新型实施例公开了一种动力电池降压电路，参见图1所示，包括第一电阻r1、第二电阻r2、第一滤波单元f1、第二滤波单元f2、稳压管z、可控开关管q和ldo芯片u1，其中：
29.所述第一电阻r1的第一端和所述第二电阻r2的第一端均与动力电池的电压输出端b 连接；
30.所述第一电阻r1的第二端和所述第一滤波单元f1的第一端、所述可控开关管q的第一端均连接；
31.所述第二电阻r2的第二端和所述可控开关管q的控制端、所述稳压管z的阴极均连接；
32.所述可控开关管q的第二端与所述第二滤波单元f2的第一端、所述ldo芯片u1的电压输入端均连接；
33.所述稳压管z的阳极、所述第一滤波单元f1的第二端、所述第二滤波单元f2的第二端、所述ldo芯片u1的接地端均接地。
34.具体的，本实施例中可控开关管q可选择nmos管或npn三极管，当所述可控开关管q为nmos管，其中所述nmos管的漏极作为所述可控开关管q的第一端，所述nmos管的源极作为所述可控开关管q的第二端，图1即为nmos管作可控开关管q的示例。当所述可控开关管q为npn三极管，其中所述npn三极管的集电极作为所述可控开关管q的第一端，所述npn三极管的发射极作为所述可控开关管q的第二端，如图2所示。由于npn三极管和nmos管在本实施例中的工作原理相似，因此以下仅以nmos管举例分析。
35.在可控开关管q为nmos管时，在图1中将可控开关管q的控制端、第一端、第二端，也即栅极、漏极和源极，分别用1脚、2脚、3脚表示，对动力电池降压电路进行分析：本实施例中动力电池的b 的电压v
b
通常在27v
‑
60v之间，利用稳压管z可将可控开关管q的1脚的电压稳定在一个电压值，如12v。第二电阻r2起限流作用，通常阻值较大，可选10mω。类似的，第一电阻r1也起到限流的作用，以控制可控开关管q的2脚的电压，第一电阻r1的阻值可选为2kω，当后端工作电流为5ma，第一电阻r1的压降v
r1
为10v；可控开关管q的2脚的电压值根据v2＝v
b
‑
v
r1
确定，如果此时v
b
为50v，则2脚的电压值v
r1
为40v，可控开关管q导通，导通后可控开关管q的三端电压大小关系发生变化，再次关断，关断后又导通，可控开关管q始终处于快速开关的循环状态中；此时可控开关管q的3脚与第二滤波单元f2、ldo芯片u1的电压输入端连接，保证了3脚的电压被稳定在一个略小于1脚电压的数值，如10v左右，ldo芯片u1接入该电压值，并将其降到3.3v输出，从而为控制芯片供电，控制芯片一般为mcu或单片机。此时，第一滤波单元f1和第二滤波单元f2则具体用于为可控开关管q的快速开关进行滤波。
36.进一步的，所述第一滤波单元f1和所述第二滤波单元f2可通过电容、电感、电阻的组合搭配实现，但考虑成本和滤波效果，只用电容的效果已经足够理想。具体的，第一滤波单元f1可选择型号为105/100v的电容，同时，第二滤波单元f2可选择一个型号为226/25v的电容，或选用两个并联的、型号为106/25v的电容，后者成本更低。
37.进一步的，所述动力电池降压电路还包括第三滤波单元f3，所述第三滤波单元f3的第一端与所述ldo芯片u1的电压输出端连接，所述第三滤波单元f3的第二端接地。具体的，第三滤波单元f3可选用型号为226/10v的电容。
38.具体的，本实施例中稳压管z的型号可选择bzt52c12，nmos管的信号可选择nce0110ak，所述ldo芯片u1具体为型号为ur7533g
‑
ab3
‑
r的低功耗ldo芯片。此时，ldo芯片u1前端电路的功耗取决于动力电池的电压输出端b 的电压，当v
b
为27v时前端电路的功耗约为10ua左右。
39.不同于dcdc芯片，ldo芯片能够控制动力电池降压电路进入休眠状态，休眠功耗最大值为3ua，本实施例中动力电池降压电路具有更广泛的应用场景。
40.进一步的，考虑动力电池的安全性，所述动力电池降压电路还可包括二极管d；
41.所述第一电阻r1的第一端和所述第二电阻r2的第二端均通过所述二极管d与所述动力电池的电压输出端b 连接；
42.所述二极管d的内部电流从所述动力电池的电压输出端b 流入。
43.常见的动力电池，例如由13串锂电池组成的电动车电池包，其电池总压最高约为4.2v*13＝54.6v左右，远超ldo芯片的最高电压，无法直接利用ldo芯片进行降压。本实施例中通过可控开关管q和稳压管z的组合将动力电池的输出电压稳定在ldo的输入电压范围内，再由ldo芯片u1降压到3.3v输出。该方案可代替市场上dcdc芯片的降压方案，解决了dcdc芯片功耗高、成本高的瓶颈，相比原降压方案超过3元的器件成本，本实施例中降压电路能够将成本控制在1元左右。
44.本技术公开了一种动力电池降压电路，包括第一电阻、第二电阻、第一滤波单元、第二滤波单元、稳压管、可控开关管和ldo芯片，其中：所述第一电阻的第一端和所述第二电阻的第一端均与动力电池的电压输出端连接；所述第一电阻的第二端和所述第一滤波单元的第一端、所述可控开关管的第一端均连接；所述第二电阻的第二端和所述可控开关管的控制端、所述稳压管的阴极均连接；所述可控开关管的第二端与所述第二滤波单元的第一端、所述ldo芯片的电压输入端均连接；所述稳压管的阳极、所述第一滤波单元的第二端、所述第二滤波单元的第二端、所述ldo芯片的接地端均接地。本技术的动力电池降压电路通过成本较低的电路元件实现了dcdc芯片的降压效果，同时功耗更低，更为经济。
45.相应的，本技术实施例还公开了一种供电系统，参见图3所示，包括：如上文任一项所述动力电池降压电路1，动力电池2，与所述动力电池降压电路的ldo芯片的电压输出端连接的控制芯片3。
46.其中，具体有关动力电池降压电路1的细节内容，可以参照上文实施例中的相关描述，此处不再赘述。
47.其中，本实施例中供电系统具有与上文实施例中动力电池降压电路1相同的技术效果，此处不再赘述。
48.最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方案、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方案、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方案、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
49.以上对本实用新型所提供的一种动力电池降压电路与供电系统进行了详细介绍，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案及其核心思想；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。