一种控制并联MOS管均衡的电路[实用新型专利]

(12)实用新型专利

(10)授权公告号 CN 210578235 U(45)授权公告日 2020.05.19

(21)申请号 2019216256.7(22)申请日 2019.09.27

(73)专利权人 福建星云电子股份有限公司

地址 350000 福建省福州市马尾区快安马

江大道石狮路6号1-4#楼(72)发明人 汤平　邓秉杰　涂建添　周平强　(74)专利代理机构 福州市鼓楼区京华专利事务

所(普通合伙) 35212

代理人 林燕(51)Int.Cl.

H02M 1/088(2006.01)

(ESM)同样的发明创造已同日申请发明专利

权利要求书1页 说明书4页 附图2页

()实用新型名称

一种控制并联MOS管均衡的电路

(57)摘要

本实用新型提供了一种控制并联MOS管均衡的电路，包括MOS管、均流电阻、电流监测电路、误差监测电路、开关电源以及MCU；所述MOS管的源极通过所述均流电阻接电源地PGND，所述MOS管的漏极接母线电压；所述均流电阻的两端分别与所述电流监测电路相连接；所述开关电源与所述电流监测电路相连接；所述MCU与所述误差监测电路相连接；所述电流监测电路的输出端与所述误差监测电路相连接；所述误差监测电路的输出端与所述MOS管的栅极相连接。本实用新型的优点在于：均流电阻参与到调节中，可很好的实现并联MOS管中的各个MOS管的电流均衡；在均流电阻相同的条件下，同型号的MOS管无需再进行参数配对。

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权　利　要　求　书

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1.一种控制并联MOS管均衡的电路，其特征在于：包括MOS管、均流电阻、电流监测电路、误差监测电路、开关电源以及MCU；

所述MOS管的源极通过所述均流电阻接电源地PGND，所述MOS管的漏极接母线电压；所述均流电阻的两端分别与所述电流监测电路相连接，以通过所述电流监测电路采样所述均流电阻两端的电压差并进行放大；所述开关电源与所述电流监测电路相连接，以通过所述开关电源为所述电流监测电路提供电源；所述MCU与所述误差监测电路相连接，以通过所述MCU为所述误差监测电路提供驱动信号；

所述电流监测电路的输出端与所述误差监测电路相连接，以通过所述电流监测电路输出的放大信号来对所述误差监测电路的驱动信号进行补偿；所述误差监测电路的输出端与所述MOS管的栅极相连接，以通过所述误差监测电路对MOS管栅极的开启电压进行微量调节，使流过各所述MOS管的电流相等。

2.如权利要求1所述的一种控制并联MOS管均衡的电路，其特征在于：所述均流电阻包括电阻R6和电阻R12，所述MOS管的源极与所述电阻R6相连接，所述电阻R6与所述电阻R12相连接，所述电阻R12连接电源地PGND。

3.如权利要求1所述的一种控制并联MOS管均衡的电路，其特征在于：所述电流监测电路包括电阻R1、电阻R3、电阻R8、电阻R9、电阻R7、电容C3以及第一差分放大器U1A；所述第一差分放大器U1A的两供电端均通过所述开关电源进行供电；

所述电阻R3与所述第一差分放大器U1A的负输入端相连接，所述电阻R8与所述第一差分放大器U1A的正输入端相连接；所述均流电阻的V+端与所述电阻R8相连接，所述均流电阻的V-端与所述电阻R3相连接；所述电阻R1的一端与所述第一差分放大器U1A的负输入端相连接，所述电阻R1另一端与所述第一差分放大器U1A的输出端相连接；所述电阻R7的一端与所述第一差分放大器U1A的输出端相连接，所述电阻R7另一端连接电源地PGND；所述电阻R9和电容C3的一端均与所述第一差分放大器U1A的正输入端相连接，所述电阻R9和电容C3的另一端均连接电源地PGND。

4.如权利要求1所述的一种控制并联MOS管均衡的电路，其特征在于：所述误差监测电路包括电阻R2、电阻R4、电阻R5、电阻R10、电阻R11、电阻R13、电容C2、电容C5以及第二差分放大器U1B；

所述电阻R4的一端与所述电流监测电路的输出端相连接，另一端与所述第二差分放大器U1B的负输入端相连接；所述电阻R13的一端与所述MCU相连接，所述电阻R13另一端与所述第二差分放大器U1B的正输入端相连接；所述电容C5和电阻R10的一端均与所述第二差分放大器U1B的正输入端相连接，所述电容C5和电阻R10的另一端均连接电源地PGND；所述电阻R2的一端与所述第二差分放大器U1B的负输入端相连接，所述电阻R2另一端与所述电容C2的一端相连接，所述电容C2的另一端与所述第二差分放大器U1B的输出端相连接；所述电阻R11的一端与所述第二差分放大器U1B的输出端相连接，所述电阻R11的另一端连接电源地PGND；所述电阻R5的一端与所述第二差分放大器U1B的输出端相连接，所述电阻R5的另一端与MOS管的栅极相连接。

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一种控制并联MOS管均衡的电路

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技术领域

[0001]本实用新型涉及锂电池生产领域，特别涉及一种控制并联MOS管均衡的电路。背景技术

[0002]在大功率线性电源领域中，经常会碰到多个MOS管并联使用的情况。在多个MOS管并联使用时，即使是相同型号的MOS管，其导通阻抗和开启导通电压都会存在差异性，而MOS管自身又难以实现均衡，因此，电流过大的MOS管很容易造成过热而烧毁。为了避免这种情况的出现，通常需要加入控制电路，以使MOS管开关在开通或关闭的瞬间所流经每个MOS管的电流一致，从而达到每个MOS管的电流均衡的目的。但是，现有的MOS管均衡电路存在有以下缺陷：[0003]1、采用均流电阻所起到的均流效果不佳，同时在大电流的情况下，往往需要极大的功率损失，这不仅降低了设备的效率和可靠性，且会增大设备体积和增加设备成本；2、对于同型号的MOS管，需要进行参数配对，使用起来比较不方便；3、无法进行等比例均流。发明内容

[0004]本实用新型要解决的技术问题，在于提供一种控制并联MOS管均衡的电路，通过该电路可实现对并联MOS管中的各个MOS管进行电流均衡调节。[0005]本实用新型是这样实现的：一种控制并联MOS管均衡的电路，包括MOS管、均流电阻、电流监测电路、误差监测电路、开关电源以及MCU；

[0006]所述MOS管的源极通过所述均流电阻接电源地PGND，所述MOS管的漏极接母线电压；所述均流电阻的两端分别与所述电流监测电路相连接，以通过所述电流监测电路采样所述均流电阻两端的电压差并进行放大；所述开关电源与所述电流监测电路相连接，以通过所述开关电源为所述电流监测电路提供电源；所述MCU与所述误差监测电路相连接，以通过所述MCU为所述误差监测电路提供驱动信号；

[0007]所述电流监测电路的输出端与所述误差监测电路相连接，以通过所述电流监测电路输出的放大信号来对所述误差监测电路的驱动信号进行补偿；所述误差监测电路的输出端与所述MOS管的栅极相连接，以通过所述误差监测电路对MOS管栅极的开启电压进行微量调节，使流过各所述MOS管的电流相等。[0008]进一步地，所述均流电阻包括电阻R6和电阻R12，所述MOS管的源极与所述电阻R6相连接，所述电阻R6与所述电阻R12相连接，所述电阻R12连接电源地PGND。[0009]进一步地，所述电流监测电路包括电阻R1、电阻R3、电阻R8、电阻R9、电阻R7、电容C3以及第一差分放大器U1A；所述第一差分放大器U1A的两供电端均通过所述开关电源进行供电；

[0010]所述电阻R3与所述第一差分放大器U1A的负输入端相连接，所述电阻R8与所述第一差分放大器U1A的正输入端相连接；所述均流电阻的V+端与所述电阻R8相连接，所述均流电阻的V-端与所述电阻R3相连接；所述电阻R1的一端与所述第一差分放大器U1A的负输入

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端相连接，所述电阻R1另一端与所述第一差分放大器U1A的输出端相连接；所述电阻R7的一端与所述第一差分放大器U1A的输出端相连接，所述电阻R7另一端连接电源地PGND；所述电阻R9和电容C3的一端均与所述第一差分放大器U1A的正输入端相连接，所述电阻R9和电容C3的另一端均连接电源地PGND。[0011]进一步地，所述误差监测电路包括电阻R2、电阻R4、电阻R5、电阻R10、电阻R11、电阻R13、电容C2、电容C5以及第二差分放大器U1B；

[0012]所述电阻R4的一端与所述电流监测电路的输出端相连接，另一端与所述第二差分放大器U1B的负输入端相连接；所述电阻R13的一端与所述MCU相连接，所述电阻R13另一端与所述第二差分放大器U1B的正输入端相连接；所述电容C5和电阻R10的一端均与所述第二差分放大器U1B的正输入端相连接，所述电容C5和电阻R10的另一端均连接电源地PGND；所述电阻R2的一端与所述第二差分放大器U1B的负输入端相连接，所述电阻R2另一端与所述电容C2的一端相连接，所述电容C2的另一端与所述第二差分放大器U1B的输出端相连接；所述电阻R11的一端与所述第二差分放大器U1B的输出端相连接，所述电阻R11的另一端连接电源地PGND；所述电阻R5的一端与所述第二差分放大器U1B的输出端相连接，所述电阻R5的另一端与MOS管的栅极相连接。[0013]本实用新型的优点在于：[0014]1、均流电阻参与到调节中(即可通过均流电阻实现将电流转换为电压)，可很好的实现并联MOS管中的各个MOS管的电流均衡调节，进而避免因电流过大而导致MOS管过热烧毁，因此，通过将本实用新型的电路应用到具有多个MOS管并联的设备中，不仅可以降低设备的功率损失，提高设备的效率和可靠性，而且可以降低对设备的散热要求，进而可减小设备的体积和降低设备的成本；同时，在均流电阻相同的条件下，同型号的MOS管无需再进行参数配对；[0015]2、本实用新型的电路本身具有负反馈调节(具体是通过误差监测电路来进行负反馈调节)，因此，无需外围MCU控制信号进行调节；[0016]3、本实用新型的电路在同样的母线电压，同型号MOS管下可实现等比例均流；[0017]4、本实用新型的电路还可人为可控地设置并联MOS管中任一MOS管的均流电流值(即本电路中R6+R12的电流值)，可灵活、方便地在各种不同条件下的应用。附图说明

[0018]下面参照附图结合实施例对本实用新型作进一步的说明。

[0019]图1是本实用新型一种控制并联MOS管均衡的电路的实现原理框图。[0020]图2是本实用新型一种控制并联MOS管均衡的电路的电路图。

具体实施方式

[0021]请重点参照图1至图2所示，本实用新型一种控制并联MOS管均衡的电路100的较佳实施例，包括MOS管1、均流电阻2、电流监测电路3、误差监测电路4、开关电源5以及MCU6；[0022]所述MOS管1的源极(S)通过所述均流电阻2接电源地PGND，所述MOS管1的漏极(D)接母线电压7；所述均流电阻2的两端分别与所述电流监测电路3相连接，以通过所述电流监测电路3采样所述均流电阻2两端的电压差并进行放大；所述开关电源5与所述电流监测电

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路3相连接，以通过所述开关电源5为所述电流监测电路3提供电源，在具体实施时，所述开关电源5可以为所述电流监测电路3提供VCC+和VCC-电源；所述MCU6与所述误差监测电路4相连接，以通过所述MCU6为所述误差监测电路4提供驱动信号，所述MCU6可AD输出电平信号，从而实现为所述误差监测电路4提供驱动信号；

[0023]所述电流监测电路3的输出端与所述误差监测电路4相连接，以通过所述电流监测电路3输出的放大信号来对所述误差监测电路4的驱动信号进行补偿；所述误差监测电路4的输出端与所述MOS管1的栅极相连接，以通过所述误差监测电路4对MOS管1栅极(G)的开启电压进行微量调节，使流过各所述MOS管1的电流相等。本实用新型在具体实施时，对于并联MOS管中的各个MOS管1，均需要通过一个本实用新型的电路100来进行控制，以通过本实用新型的电路100来控制流过各个MOS管1的电流都相等，从而达到每个MOS管1电流均衡的目的。

[0024]在本实用新型中，所述均流电阻2包括电阻R6和电阻R12，所述MOS管1的源极与所述电阻R6相连接，所述电阻R6与所述电阻R12相连接，所述电阻R12连接电源地PGND。通过将电阻R6、电阻R12串联于所述MOS管1的源极(S)与电源地PGND之间，使得可以通过电阻R6、电阻R12来将流过所述MOS管1的源极(S)与电源地PGND之间的电流转化为电压。[0025]在本实用新型中，所述电流监测电路3包括电阻R1、电阻R3、电阻R8、电阻R9、电阻R7、电容C3以及第一差分放大器U1A；所述第一差分放大器U1A的两供电端均通过所述开关电源5进行供电；

[0026]所述电阻R3与所述第一差分放大器U1A的负输入端相连接，所述电阻R8与所述第一差分放大器U1A的正输入端相连接；所述均流电阻2的V+端与所述电阻R8相连接，所述均流电阻2的V-端与所述电阻R3相连接；所述电阻R1的一端与所述第一差分放大器U1A的负输入端相连接，所述电阻R1另一端与所述第一差分放大器U1A的输出端相连接；所述电阻R7的一端与所述第一差分放大器U1A的输出端相连接，所述电阻R7另一端连接电源地PGND；所述电阻R9和电容C3的一端均与所述第一差分放大器U1A的正输入端相连接，所述电阻R9和电容C3的另一端均连接电源地PGND。该电流监测电路3通过将所述电阻R3的一端与所述MOS管1源极(S)的V+端相连接，通过将所述电阻R8的一端与电源地PGND的V-端相连接，从而实现采样均流电阻2中电阻R6、电阻R12两端的电压差；而由电阻R1、电阻R3、电阻R8、电阻R9、电阻R7和第一差分放大器U1A组成的差分放大电路则可以对采样的电阻R6、电阻R12两端的电压差进行放大；所述电容C3主要用于滤除V+端的纹波毛刺，以使系统工作更加稳定；所述电阻R3和电阻R8可以增加所述第一差分放大器U1A的输入阻抗，进而可以提高差分放大电路的精度。

[0027]在本实用新型中，所述误差监测电路4包括电阻R2、电阻R4、电阻R5、电阻R10、电阻R11、电阻R13、电容C2、电容C5以及第二差分放大器U1B；

[0028]所述电阻R4的一端与所述电流监测电路3的输出端相连接，另一端与所述第二差分放大器U1B的负输入端相连接；所述电阻R13的一端与所述MCU6相连接，所述电阻R13另一端与所述第二差分放大器U1B的正输入端相连接；所述电容C5和电阻R10的一端均与所述第二差分放大器U1B的正输入端相连接，所述电容C5和电阻R10的另一端均连接电源地PGND；所述电阻R2的一端与所述第二差分放大器U1B的负输入端相连接，所述电阻R2另一端与所述电容C2的一端相连接，所述电容C2的另一端与所述第二差分放大器U1B的输出端相连接；

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所述电阻R11的一端与所述第二差分放大器U1B的输出端相连接，所述电阻R11的另一端连接电源地PGND；所述电阻R5的一端与所述第二差分放大器U1B的输出端相连接，所述电阻R5的另一端与MOS管1的栅极(G)相连接。其中，所述电阻R2和电容C2用于构成PID的积分常数；由所述电阻R2、电阻R4、电阻R5、电阻R10、电阻R11、电阻R13、电容C2和电容C5组成的积分补偿电路，可以用于对所述MCU6的驱动信号进行补偿。[0029]本实用新型的电路的工作原理如下：[0030]第一，对于并联的各MOS管1，将MOS管1的漏极(D)连接母线电压7，将均流电阻2串联于MOS管1的源极(S)与电源地PGND之间；将均流电阻2的V+端和V-端分别与电流监测电路3相连接；将电流监测电路3输出的放大信号接入到误差监测电路4；[0031]第二，通过开关电源5为电流监测电路3中的第一差分放大器U1A提供+12V和-5V电源；MCU设置电压作为误差监测电路4的驱动信号；[0032]第三，通过MCU设置的电压，使各MOS管1的栅极(G)达到开启电压，各MOS管1导通使电流通过均流电阻2，电流监测电路3采集均流电阻2两端的电压差并进行放大，并通过放大后的信号来对驱动信号进行补偿，使各MOS管1的栅极(G)的开启电压进行微量调节，让流过各MOS管1的电流相等。[0033]综上所述，本实用新型具有如下优点：[0034]1、均流电阻参与到调节中(即可通过均流电阻实现将电流转换为电压)，可很好的实现并联MOS管中的各个MOS管的电流均衡调节，进而避免因电流过大而导致MOS管过热烧毁，因此，通过将本实用新型的电路应用到具有多个MOS管并联的设备中，不仅可以降低设备的功率损失，提高设备的效率和可靠性，而且可以降低对设备的散热要求，进而可减小设备的体积和降低设备的成本；同时，在均流电阻相同的条件下，同型号的MOS管无需再进行参数配对；[0035]2、本实用新型的电路本身具有负反馈调节(具体是通过误差监测电路来进行负反馈调节)，因此，无需外围MCU控制信号进行调节；[0036]3、本实用新型的电路在同样的母线电压，同型号MOS管下可实现等比例均流；[0037]4、本实用新型的电路还可人为可控地设置并联MOS管中任一MOS管的均流电流值(即本电路中R6+R12的电流值)，可灵活、方便地在各种不同条件下的应用。[0038]虽然以上描述了本实用新型的具体实施方式，但是熟悉本技术领域的技术人员应当理解，我们所描述的具体的实施例只是说明性的，而不是用于对本实用新型的范围的限定，熟悉本领域的技术人员在依照本实用新型的精神所作的等效的修饰以及变化，都应当涵盖在本实用新型的权利要求所保护的范围内。

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图1

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图2

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