CN221552829U - 一种防浪涌电源电路和电池管理系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种防浪涌电源电路和电池管理系统，防浪涌电源电路包括浪涌保护模块、过滤模块和电压转换模块；浪涌保护模块的输入端连接供电电源，浪涌保护模块包括瞬态抑制单元，瞬态抑制单元的其中一端与供电电源连接，瞬态抑制单元的另一端连接GND端，瞬态抑制单元用于在供电电源的供电电压超过预设阈值时导通浪涌保护模块；过滤模块连接浪涌保护模块的输出端，过滤模块用于滤除供电电源提供的电压中的噪声；电压转换模块的输入端连接过滤模块，电压转换模块用于将过滤模块稳定后的电压转换为电池管理系统的工作电压。本实用新型中的防浪涌电源电路能够输出稳定的电源。

Description

一种防浪涌电源电路和电池管理系统

技术领域

本实用新型涉及电源电路技术领域，尤其涉及一种防浪涌电源电路和电池管理系统。

背景技术

电池管理系统主要是为了防止电池出现过充电和过放电，延长电池的使用寿命以及监控电池的状态。电池管理系统中电源的稳定供电对电池的性能有很大影响。

目前，电池管理系统中的电源电路经常存在浪涌等现象，则会造成数据错失和电路损毁。例如，浪涌现象包括飞弧：在被损的部件上留下明显的电弧痕迹；电晕：在绝缘体表面上，有明显的电蚀痕迹，被蚀部位绝缘下降；电路元件损坏：一般电子设备、家用电器的整流元件、稳压元件损坏；接地故障成设备带电(单相接地)：造成设备相间短路(电机相间短路)、性能衰退、电池短命、卡机重启、屏幕闪抖、声音嘈杂等。

实用新型内容

本实用新型提供了一种防浪涌电源电路和电池管理系统，以解决现有技术中电池管理系统的电源电路浪涌现象。

根据本实用新型的一方面，提供了一种防浪涌电源电路，用于向电池管理系统提供持续稳定的工作电压，包括浪涌保护模块、过滤模块和电压转换模块；

所述浪涌保护模块的输入端连接供电电源，所述浪涌保护模块包括瞬态抑制单元，所述瞬态抑制单元的其中一端与所述供电电源连接，所述瞬态抑制单元的另一端连接GND端，所述瞬态抑制单元用于在所述供电电源的供电电压超过预设阈值时导通浪涌保护模块；

所述过滤模块连接所述浪涌保护模块的输出端，所述过滤模块用于滤除所述供电电源提供的电压中的噪声；

所述电压转换模块的输入端连接所述过滤模块，所述电压转换模块用于将所述过滤模块稳定后的电压转换为电池管理系统的工作电压。

可选的，所述浪涌保护模块还包括过压分压单元，所述过压分压单元用于分担所述供电电源的供电电压超过预设阈值时的过压部分的电压，所述过压分压单元的两端与所述瞬态抑制单元的两端并联连接。

可选的，所述瞬态抑制单元包括第一二极管，所述过压分压单元包括至少两个电容串联形成的电容组，所述第一二极管的两端连接所述电容组的两端，所述电容组用于在所述供电电源的供电电压超过预设阈值时将过压部分引导到EARTH端进行消耗。

可选的，所述电容组包括第一电容、第二电容、第三电容和第四电容，所述第一电容、所述第二电容、所述第三电容和所述第四电容串联连接，所述第一电容与所述供电电源连接，所述第四电容与所述GND端连接，所述第二电容与所述第三电容的公共连接点与所述EARTH端连接。

可选的，所述瞬态抑制单元与所述过压分压单元之间设置保护模块，所述保护模块的一端与所述瞬态抑制单元的一端连接，所述保护模块的另一端连接所述过压分压单元的一端和所述供电电源。

可选的，所述过滤模块包括第一滤波单元、第二滤波单元和第三滤波单元，所述第一滤波单元、所述第二滤波单元和所述第三滤波单元依次连接；所述第一滤波单元包括LC滤波电路、电感滤波电路或电容滤波电路的任意一种；所述第二滤波单元包括LC滤波电路、电感滤波电路或电容滤波电路的任意一种；所述第三滤波单元包括LC滤波电路、电感滤波电路或电容滤波电路的任意一种。

可选的，所述浪涌保护模块和所述过滤模块之间设置单向导通模块，所述单向导通模块的输入端连接所述瞬态抑制单元的一端和所述供电电源，所述单向导通模块的输出端连接所述过滤模块，所述单向导通模块用于电流的单向传输。

可选的，所述电压转换模块包括降压转换器及外围电路；所述降压转换器的输入端连接所述过滤模块，用于将所述过滤模块输出的电压转换成所述电池管理系统的工作电压；所述外围电路的输入端与所述降压转换器的输出端连接，用于过滤所述降压转换器输出的电压中的噪声。

可选的，所述外围电路包括滤波单元，所述滤波单元包括第一电感、第二二极管和第五电容，所述第一电感的第一端连接所述第二二极管的第一端、所述第五电容的第一端和所述降压转换器的输出端，所述第一电感的第二端连接所述电压转换模块的输出端，所述第二二极管的第二端接地，所述第五电容的第二端连接所述降压转换器。

根据本实用新型的另一方面，提供了一种电池管理系统，包括所述防浪涌电源电路。

本实用新型实施例的技术方案提供了一种防浪涌电源电路，包括浪涌保护模块、过滤模块和电压转换模块；浪涌保护模块连接供电电源，浪涌保护模块包括瞬态抑制单元，瞬态抑制单元在浪涌保护模块中的电信号大于预设阈值时，抑制浪涌保护模块中电信号的输出，此时，供电电源输出的电信号不能通过浪涌保护模块传输到过滤模块和电压转换模块，防浪涌电源电路没有电压信号输出，避免了输入的直流电在电源接通瞬间或是在电路出现异常情况下产生的远大于稳态电流的峰值电流或过载电流。本实用新型中的防浪涌电源电路能够输出稳定的电源，解决了现有技术中电池管理系统的电源电路浪涌现象。

应当理解，本部分所描述的内容并非旨在标识本实用新型的实施例的关键或重要特征，也不用于限制本实用新型的范围。本实用新型的其它特征将通过以下的说明书而变得容易理解。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例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的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型实施例提供的一种防浪涌电源电路的结构示意图；

图2是本实用新型实施例提供的一种防浪涌电源电路的电路图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型方案，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的实施例，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，都应当属于本实用新型保护的范围。

需要说明的是，本实用新型的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本实用新型的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

图1是本实用新型实施例提供的一种防浪涌电源电路的结构示意图，如图1所示，防浪涌电源电路包括浪涌保护模块110、过滤模块120和电压转换模块130；浪涌保护模块110的输入端a1连接供电电源V1，浪涌保护模块110包括瞬态抑制单元，瞬态抑制单元的一端连接浪涌保护模块110的输入端，瞬态抑制单元的另一端连接GND端，瞬态抑制单元用于在供电电源V1的供电电压超过预设阈值时导通浪涌保护模块110；过滤模块120连接浪涌保护模块110的输出端b1，过滤模块用于滤除所述供电电源提供的电压中的噪声；电压转换模块130的输入端a2连接过滤模块120，电压转换模块130用于将过滤模块120稳定后的电压转换为电池管理系统的工作电压。

本实施例中，浪涌保护模块110是在电路由于外界干扰产生尖峰电流或电压保护电路的模块，例如，浪涌保护模块110能够在极短的时间内导通分流，避免浪涌对电路中的电器元件损坏，瞬态抑制单元是在电路出现瞬态电压过高时，将过高的电压引导到地或电源上，以保护电路中的其他元件不受损坏的单元。过滤模块120是对干扰信号进行滤除的模块，例如，抗干扰模块120可以滤除供电电源V1中的各种干扰信号，过滤模块120包括电感滤波电路、电容滤波电路等。电压转换模块130是进行电压转换的模块，例如，电压转换模块130可以对输入的电压进行降压处理后得到稳定的电压，并通过输出端b2输出。

本实施例中，供电电源V1输入到浪涌保护模块110，浪涌保护模块110可以避免输入的直流电在电源接通瞬间或者电路出现异常情况下电信号大于预设阈值(即产生远大于稳定电流的峰值电流或过载电流)，例如，当电路中出现峰值电流或过载电流时，浪涌保护模块110抑制浪涌保护模块110中电信号的输出。在电路中电信号不大于预设值时，浪涌保护模块110将供电电源V1输出的电压传输到过滤模块120，过滤模块120对供电电源V1中的各种干扰信号进行滤除，输出平滑稳定的电压，电压转换模块130通过对过滤模块120输出的电压降压处理得到满足需求的稳定电压。

本实施例的技术方案提供了一种防浪涌电源电路，包括浪涌保护模块、过滤模块和电压转换模块；浪涌保护模块连接供电电源，浪涌保护模块包括瞬态抑制单元，瞬态抑制单元在浪涌保护模块中的电信号大于预设阈值时，抑制浪涌保护模块中电信号的输出，此时，供电电源输出的电信号不能通过浪涌保护模块传输到过滤模块和电压转换模块，防浪涌电源电路没有电压信号输出，避免了输入的直流电在电源接通瞬间或是在电路出现异常情况下产生的远大于稳态电流的峰值电流或过载电流。本实用新型中的防浪涌电源电路能够输出稳定的电源，解决了现有技术中电池管理系统的电源电路浪涌现象。

图2是本实用新型实施例提供的一种防浪涌电源电路的电路图，如图2所示，浪涌保护模块还包括过压分压单元，过压分压单元用于分担供电电源V1的供电电压超过预设阈值时的过压部分的电压，过压分压单元的两端与瞬态抑制单元的两端并联连接。瞬态抑制单元包括第一二极管D1，第一二极管D1的第一端连接瞬态抑制单元的一端，第一二极管D1的第二端连接瞬态抑制单元的另一端。其中，第一二极管D1采用双向瞬态抑制二极管，双向瞬态电压抑制二极管可以由彼此串联的两个相互相对的雪崩二极管来表示，这些二极管与要保护的设备或电路并联，在特定电压水平下击穿并传导大量电流而不会造成损坏。在正常电压条件下，双向瞬态抑制二极管表现为开路，但存在少量漏电流，当正常电压超过预设值时，双向瞬态抑制二极管雪崩，过电压从被保护电路中分流并通过双向瞬态抑制二极管分流，例如，将过高的电压引导到地，以保护电路中的其他元件不受损坏。过电压消失时，双向瞬态抑制二极管会自动复位。

具体的，过压分压单元包括至少两个电容串联形成的电容组，在上述实施例的基础上，第一二极管D1的两端连接电容组的两端，电容组用于在供电电源的供电电压超过预设阈值时将过压部分引导到EARTH端进行消耗。示例性的，电容组包括第一电容C1、第二电容C2、第三电容C3和第四电容C4，第一电容C1的第一端连接供电电源，第一电容C1的第二端连接第二电容C2的第一端，第二电容C2的第二端和第三电容C3的第一端接地，第三电容C3的第二端连接第四电容C4的第一端，第四电容C4的第二端与GND端连接。第二电容C2与第三电容C3的公共连接点与EARTH端连接。其中，第一电容C1、第二电容C2、第三电容C3和第四电容C4构成串联的电容组。

继续参考图2，瞬态抑制单元与过压分压单元之间设置保护模块，保护模块的一端与瞬态抑制单元的一端连接，保护模块的另一端连接过压分压单元的一端和供电电源V1。其中，保护模块包括保险丝F，保险丝F的第一端连接供电电源V1，保险丝F的第二端连接第一二极管D1的第一端和浪涌保护模块110的输出端b1，保险丝F具有过载保护的作用。

继续参考图2，浪涌保护模块110和过滤模块120之间设置单向导通模块，单向导通模块的输入端连接瞬态抑制单元的一端和供电电源V1，单向导通模块的输出端连接过滤模块120，单向导通模块用于电流的单向传输。其中，单向导通模块包括第三二极管D3，第三二极管D3的第一端连接浪涌保护模块110的输出端b1，第三二极管D3的第二端连接滤波模块120。

本实施例中，在浪涌保护模块110和过滤模块120之间串联第三二极管D3，第三二极管D3采用肖特基二极管SS56C，肖特基二极管主要作用于变频器、开关电源、模块电源、驱动电路等场合，作为整流二极管、保护二极管、续流二极管等使用，肖特基二极管的优点包括正向导通压降小，反向恢复时间短和开关损耗小。

继续参考图2，过滤模块120包括第一滤波单元、第二滤波单元和第三滤波单元，第一滤波单元、第二滤波单元和第三滤波单元依次连接；第一滤波单元包括LC滤波电路、电感滤波电路或电容滤波电路的任意一种；第二滤波单元包括LC滤波电路、电感滤波电路或电容滤波电路的任意一种；第三滤波单元包括LC滤波电路、电感滤波电路或电容滤波电路的任意一种。

示例性的，第一滤波单元包括第二电感L2、第六电容C6和第七电容C7，第二电感L2的第一端连接第六电容C6的第一端和第三二极管D3的第二端，第二电感L2的第二端连接第七电容C7的第一端和第二滤波单元，第六电容C6的第二端和第七电容C7的第二端接GND端。其中，第二电感L2、第六电容C6和第七电容C7构成LC低通滤波电路，LC低通滤波电路具有较好的抗电磁干扰效果，可以滤除由供电电源V1输出信号中的各种干扰信号。

示例性的，第二滤波单元包括共模滤波器U1、第一电阻R1和第二电阻R2，共模滤波器U1的第一端连接第一滤波单元和第一电阻R1的第一端，共模滤波器U1的第二端、共模滤波器U1的第三端、第二电阻R2的第一端和第二电阻R2的第二端接GND端，共模滤波器U1的第四端连接第三滤波单元和第一电阻R1的第二端。第三滤波单元包括第八电容C8、第九电容C9和第十电容C10，第八电容C8的第一端、第九电容C9的第一端和第十电容C10的第一端连接第二滤波单元和所述电压转换模块130，第八电容C8的第二端、第九电容C9的第二端和第十电容C10的第二端接地。

参考上述实施例，第二滤波单元和第三滤波单元是利用电容或电感在电路中的储能起滤波作用，当输入的供电电源V1的电压(或电流)增加时，电容(或电感)把能量储存在电场(或磁场)中，当电压(或电流)减小时，电容(或电感)又将储存的能量逐渐释放出来，从而减小了输出电压(或电流)中的脉动成分，得到比较平滑的直流电压。其中，电感滤波适用于大电流，电流越大，滤波效果越好，输出电流通过电感产生的电磁感应平滑。共模滤波器U1采用ACM7060-701-2PL-TL01共模滤波器，在电路中，信号会被不同的干扰源所影响，其中一种常见的干扰就是共模干扰，所谓共模干扰，就是指来自外部环境的电磁干扰以及信号源本身的误差等，使得信号中出现了共模分量，最终导致信号的质量下降，共模滤波器主要就是用来滤除信号中的共模干扰，保证信号传输的可靠性和稳定性。电容滤波直接存储脉动电压，使得输出的电压较平滑，电容滤波适用于小电流，电流越小，滤波效果越好。

继续参考图2，电压转换模块130包括降压转换器U2及外围电路，降压转换器U2的输入端连接过滤模块120，用于将过滤模块120输出的电压转换成电池管理系统的工作电压，外围电路的输入端与降压转换器U2的输出端连接，用于过滤降压转换器U2输出的电压中的噪声。

本实施例中，降压转换器U2采用SY8493FCC功率转换器，SY8493FCC功率转换器是一种高效、电流模式自适应恒定关断时间控制、异步降压的DC/DC转换器，能够提供3A输出电流。SY8493FCC可以在4.5V至60V的宽输入电压范围内工作，同时以最大限度地减少电感损耗。

具体的，外围电路包括滤波单元，滤波单元包括第一电感L1、第二二极管D2和第五电容C5，第一电感L1的第一端连接第二二极管D2的第一端、第五电容C5的第一端和降压转换器U2的输出端，第一电感L1的第二端连接电压转换模块130的输出端b2，第二二极管D2的第二端接地，第五电容C5的第二端连接降压转换器U2。

本实施例中，外围电路还包括第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5、第六电阻R6、第十一电容C11和第十二电容C12。降压转换器U2包括引脚IN(即降压转换器U2的输入端)、引脚EN、引脚FS、引脚FB、引脚GND、引脚BS、引脚LX(即降压转换器U2的输出端)。

本实用新型实施例还提供了一种电池管理系统，电池管理系统包括防浪涌电源电路。电池管理系统的主要作用是防止电池出现过充电和过放电，延长电池的使用寿命以及监控电池的状态。电池管理系统中包括供电电源，供电电源为电池管理系统供电，以保证电池管理系统的正常工作，电池管理系统中的供电电源的稳定供电对电池的性能有很大影响。

本实施例中，防浪涌电源电路中的浪涌保护模块通过设置瞬态抑制单元，使得浪涌保护模块中的输入的电信号大于预设阈值时，抑制浪涌保护模块中电信号的输出，其中，浪涌保护模块中的输入的电信号为供电电源V1输出的电信号(即电池管理系统的供电电源)，此时，供电电源输出的电信号不能通过浪涌保护模块传输到抗干扰模块、电感滤波模块、电容滤波模块和电压转换模块，防浪涌电源电路没有电压信号输出，避免了输入的直流电在电源接通瞬间或是在电路出现异常情况下产生的远大于稳态电流的峰值电流或过载电流，防浪涌电源电路能够输出稳定的电信号，避免了浪涌现象对电路的损坏，使得电池管理系统中的供电电源能够稳定供电。

应该理解，可以使用上面所示的各种形式的流程，重新排序、增加或删除步骤。例如，本实用新型中记载的各步骤可以并行地执行也可以顺序地执行也可以不同的次序执行，只要能够实现本实用新型的技术方案所期望的结果，本文在此不进行限制。

上述具体实施方式，并不构成对本实用新型保护范围的限制。本领域技术人员应该明白的是，根据设计要求和其他因素，可以进行各种修改、组合、子组合和替代。任何在本实用新型的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型保护范围之内。

Claims (10)

1.一种防浪涌电源电路，其特征在于，用于向电池管理系统提供持续稳定的工作电压，包括浪涌保护模块、过滤模块和电压转换模块；

所述浪涌保护模块的输入端连接供电电源，所述浪涌保护模块包括瞬态抑制单元，所述瞬态抑制单元的其中一端与所述供电电源连接，所述瞬态抑制单元的另一端连接GND端，所述瞬态抑制单元用于在所述供电电源的供电电压超过预设阈值时导通浪涌保护模块；

所述过滤模块连接所述浪涌保护模块的输出端，所述过滤模块用于滤除所述供电电源提供的电压中的噪声；

所述电压转换模块的输入端连接所述过滤模块，所述电压转换模块用于将所述过滤模块稳定后的电压转换为电池管理系统的工作电压。

2.根据权利要求1所述的防浪涌电源电路，其特征在于，所述浪涌保护模块还包括过压分压单元，所述过压分压单元用于分担所述供电电源的供电电压超过预设阈值时的过压部分的电压，所述过压分压单元的两端与所述瞬态抑制单元的两端并联连接。

3.根据权利要求2所述的防浪涌电源电路，其特征在于，所述瞬态抑制单元包括第一二极管，所述过压分压单元包括至少两个电容串联形成的电容组，所述第一二极管的两端连接所述电容组的两端，所述电容组用于在所述供电电源的供电电压超过预设阈值时将过压部分引导到EARTH端进行消耗。

4.根据权利要求3所述的防浪涌电源电路，其特征在于，所述电容组包括第一电容、第二电容、第三电容和第四电容，所述第一电容、所述第二电容、所述第三电容和所述第四电容串联连接，所述第一电容与所述供电电源连接，所述第四电容与所述GND端连接，所述第二电容与所述第三电容的公共连接点与所述EARTH端连接。

5.根据权利要求2所述的防浪涌电源电路，其特征在于，所述瞬态抑制单元与所述过压分压单元之间设置保护模块，所述保护模块的一端与所述瞬态抑制单元的一端连接，所述保护模块的另一端连接所述过压分压单元的一端和所述供电电源。

6.根据权利要求1所述的防浪涌电源电路，其特征在于，所述过滤模块包括第一滤波单元、第二滤波单元和第三滤波单元，所述第一滤波单元、所述第二滤波单元和所述第三滤波单元依次连接；

所述第一滤波单元包括LC滤波电路、电感滤波电路或电容滤波电路的任意一种；

所述第二滤波单元包括LC滤波电路、电感滤波电路或电容滤波电路的任意一种；

所述第三滤波单元包括LC滤波电路、电感滤波电路或电容滤波电路的任意一种。

7.根据权利要求1所述的防浪涌电源电路，其特征在于，所述浪涌保护模块和所述过滤模块之间设置单向导通模块，所述单向导通模块的输入端连接所述瞬态抑制单元的一端和所述供电电源，所述单向导通模块的输出端连接所述过滤模块，所述单向导通模块用于电流的单向传输。

8.根据权利要求1所述的防浪涌电源电路，其特征在于，所述电压转换模块包括降压转换器及外围电路；

所述降压转换器的输入端连接所述过滤模块，用于将所述过滤模块输出的电压转换成所述电池管理系统的工作电压；

所述外围电路的输入端与所述降压转换器的输出端连接，用于过滤所述降压转换器输出的电压中的噪声。

9.根据权利要求8所述的防浪涌电源电路，其特征在于，所述外围电路包括滤波单元，所述滤波单元包括第一电感、第二二极管和第五电容，所述第一电感的第一端连接所述第二二极管的第一端、所述第五电容的第一端和所述降压转换器的输出端，所述第一电感的第二端连接所述电压转换模块的输出端，所述第二二极管的第二端接地，所述第五电容的第二端连接所述降压转换器。

10.一种电池管理系统，其特征在于，包括权利要求1-9任一项所述的防浪涌电源电路。