《電子技術(shù)應(yīng)用》
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一种用于电池管理系统的高压多路选择器
2021年电子技术应用第10期
李明明1，2，潘文光1，3
1.中国科学院微电子研究所，北京100029；2.中国科学院大学 电子电气与通信工程学院，北京100049； 3.南京中科微电子有限公司，江苏 南京210018
摘要： 高压多路选择器是电池管理系统的重要组成部分，目前研究的高压多路选择器会给电池引入漏电流，影响电池电压检测精度。为了降低高压多路选择器开关控制信号对电池的漏电流影响，提高电压检测精度，设计了一种新型栅极驱动型高压开关。该高压开关采用了栅极自举结构，可以直接级联，并且开关控制信号不对信号源引入漏电流。最后采用0.5 μm 40 V BCD工艺，搭建一个7路高压多路选择器进行了仿真验证。后仿真结果表明，高压开关相邻信道的隔离度为-47 dB@1 MHz，最大输入电压35 V，电路版图面积1.2 mm×1.5 mm，满足应用场合。
中圖分類(lèi)號(hào)： TN722
文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A
DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.211477
中文引用格式： 李明明，潘文光. 一種用于電池管理系統(tǒng)的高壓多路選擇器[J].電子技術(shù)應(yīng)用，2021，47(10)：53-56，62.
英文引用格式： Li Mingming，Pan Wenguang. A high voltage multiplexer for battery management system[J]. Application of Electronic Technique，2021，47(10)：53-56，62.
A high voltage multiplexer for battery management system
Li Mingming1，2，Pan Wenguang1，3
1.Institute of Microelectronics，Chinese Academy of Sciences，Beijing 100029，China； 2.School of Electronic，Electrical and Communication Engineering，University of Chinese Academy of Sciences， Beijing 100049，China； 3.Nanjing Zhongke Microelectronics Co.，Ltd.，Nanjing 210018，China
Abstract： High voltage multiplexer is an important part of battery management system. The high voltage multiplexer studied at present will introduce leakage current to the battery, which will affect the accuracy of battery voltage detection. To reduce the influence of the control signal of the high voltage multiplexer on the leakage current of the battery and improve the accuracy of voltage detection, a new type of high voltage switch with gate drive was designed. The high voltage switch adopts gate bootstrap structure, can be directly cascade, and the switch control signal does not introduce leakage current to the signal source. At last, a 7-channel high voltage multiplexer was built by using 0.5 μm 40 V BCD process to carry out simulation verification. The post-simulation results show that the isolation of the adjacent channel of the high voltage switch is -47 dB@1 MHz, the maximum input voltage is 35 V, and the circuit layout area is 1.2 mm×1.5 mm, which meets the requirements of application.
Key words : BCD process；analog multiplexer；HV switch；battery management system

0 引言

    高壓電池管理系統(tǒng)在許多場(chǎng)合都有應(yīng)用，例如新能源汽車(chē)為了獲取足夠的動(dòng)力，往往需要串聯(lián)成百上千節(jié)電池[1-2]；大型電網(wǎng)的儲(chǔ)能也需要串聯(lián)許多的電池組。如此多的電池難免會(huì)存在電池之間的不匹配、不均衡，可能引起電池爆炸等安全隱患[1，3]，這就需要電池管理系統(tǒng)(Battery Management System，BMS)能夠?qū)崟r(shí)檢測(cè)每節(jié)電池的電壓狀態(tài)[4]。

    在電池電壓的采集結(jié)構(gòu)中，通常使用由高壓開(kāi)關(guān)組成的高壓多路選擇器將每節(jié)電池的電壓傳遞到后續(xù)模數(shù)轉(zhuǎn)換器(Analog to Digital Converter，ADC)進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換。如何降低高壓多路選擇器對(duì)電池信號(hào)的電壓損耗一直是研究的熱點(diǎn)，不少學(xué)者針對(duì)BMS系統(tǒng)的高壓多路選擇器提出了許多新穎的高壓開(kāi)關(guān)[5-15]，但是這些高壓開(kāi)關(guān)的控制信號(hào)會(huì)對(duì)信號(hào)源引入輕微的漏電流，影響電池電壓檢測(cè)精度。

    為了降低漏電流，進(jìn)一步提高電壓檢測(cè)精度，本文設(shè)計(jì)了一種新型柵極驅(qū)動(dòng)型高壓開(kāi)關(guān)，并采用0.5 μm 40 V BCD工藝，搭建一個(gè)7路高壓多路選擇器進(jìn)行了后仿真驗(yàn)證。設(shè)計(jì)的電路已經(jīng)遞交工藝廠進(jìn)行流片。




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作者信息：

李明明1，2，潘文光1，3

(1.中國(guó)科學(xué)院微電子研究所，北京100029；2.中國(guó)科學(xué)院大學(xué) 電子電氣與通信工程學(xué)院，北京100049；

3.南京中科微電子有限公司，江蘇 南京210018)





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