一种双向氮化镓驱动电路的制作方法

本技术属于电池管理，特别是涉及一种双向氮化镓驱动电路，该电路是应用在bms芯片、双向gan mos之间，实现将bms芯片的保护逻辑正确的传递给双向ganmos，以及bms芯片不工作的情况下由该驱动电路全权负责保护逻辑。

背景技术：

1、在bms(battery managemennt system电池管理系统)行业中，现在使用的mos几乎都是硅mos进行电流的切断与导通；由于硅mos存在寄生二极管，所以必须同时存在充电mos、放电mos进行成对的使用，才能对bms系统进行充电、放电电流的切断与导通。

2、双向氮化镓开关gan mos是可以不存在寄生二极管的，由此可使用一颗双向氮化镓开关gan mos来替代传统硅mos的一组，充电mos+放电mos的功能。氮化镓宽禁带半导体具备击穿电场高、热导率大、电子饱和漂移速率高、抗辐射能力强等优点；并且在最新的头部手机品牌中有使用到没有寄生二极管的gan mos做电源管理；由此，本申请人意识到，可以将该材料大量应用到bms行业，与手机端的应用方式不同，bms产品的电压更高、电流更大且安全要求更高，对mos的开启、关闭速度、工作稳定性均有较高的需求，并且手机应用中，用于控制电源正端以及bms领域中，最为主流的便是控制电源负端；然而，现有技术中并没有相关的将gan mos驱动方案结合于bms行业中的技术应用。为此，本技术方案开发了一款全新的驱动电路，用于实现gan mos在bms行业内进行有效应用。

技术实现思路

1、本实用新型提供了一种双向氮化镓驱动电路，实现gan mos与bms芯片之间，保持逻辑的正常识别和建立，且该驱动电路带有基础的保护功能，在bms芯片没有工作时，仍然能够锁定双向氮化镓开关gan mos，使之不能够流过任何方向的电流，避免安全隐患；本技术方案的bms系统中的pack-端口既能够容纳正高压即bat电压，又能够容纳负高压，即使是在充电器反接时也不会损坏驱动电路，且驱动电路的反应速度为微秒级别，工作电流为微安级别，由此实现本行业内没有的双向氮化镓开关gan mos驱动方案以及相关的bms保护逻辑的实现与对接，解决了bms行业内，无寄生二极管的双向氮化镓开关gan mos应用难题，填补了背景技术中提高的空白，解决了背景技术中的问题。

2、为解决上述技术问题，本实用新型是通过以下技术方案实现的：

3、本实用新型的一种双向氮化镓驱动电路，用于对bms芯片进行保护逻辑的正常识别与建立，包括第一mos管、第二mos管、pnp三极管、双向氮化镓开关；

4、由bms芯片输入的bms-chg信号、bms-dsg信号分别与第一mos管的漏极、栅极相连，第一mos管的源极与第二mos管的栅极相连，且第二mos管的漏极输出后与pnp三极管的基极相连；所述第一mos管与第二mos管连接位置之间接出第一电阻后连接电池电芯负极；所述第二mos管的源极接出第二电阻后连接电池电芯负极；

5、所述pnp三极管的集电极端并联接出第三电阻、第四电阻，所述第三电阻经第一二极管与电池电芯负极相连，所述第四电阻经第二二极管与电池包负极相连；

6、所述双向氮化镓开关的栅极接出第五电阻后连接于第三电阻、第四电阻之间。

7、进一步地，所述第二mos管的漏极与pnp三极管之间连接有第五电阻、第六电阻，位于第五电阻、第六电阻之间接出第三二极管，所述第三二极管接5v电压。

8、进一步地，所述第三电阻与第四电阻的两端分别并联有第一稳压管、第二稳压管。

9、进一步地，所述pnp三极管的集电极端与第一二极管的输出端之间并联有第一电容；所述第四电阻输入端与第二二极管的输出端之间并联有第二电容。

10、本实用新型相对于现有技术包括有以下有益效果：

11、(1)本技术方案的驱动电路实现双向氮化镓开关gan mos与bms芯片之间，保持逻辑的正常识别和建立，且该驱动电路带有基础的保护功能，在bms芯片没有工作时，仍然能够锁定gan mos，使之不能够流过任何方向的电流，避免安全隐患；

12、(2)本技术方案的驱动电路使bms系统中的pack-端口既能够容纳正高压即bat电压，又能够容纳负高压，即使是在充电器反接时也不会损坏驱动电路，且驱动电路的反应速度为微秒级别，工作电流为微安级别，由此实现本行业内没有的双向氮化镓开关gan mos驱动方案以及相关的bms保护逻辑的实现与对接，解决了bms行业内，无寄生二极管的双向氮化镓开关gan mos应用难题；

13、(3)本技术方案使用一颗无寄生二极管的双向氮化镓开关gan mos，可以取代至少2颗传统硅mos；同时由于不再有2颗mos串联的情况，减少一倍的mos产生的内阻，能够极大的减少bms系统的发热，减少其体积、重量，提高其稳定性；

14、(4)双向氮化镓开关gan mos的应用可以减少50-60％的mos数量，减少30-40％的bms系统的成本，给产品带来更高的综合竞争力；

15、(5)由于氮化镓gan是一种比硅更加优异的材料，在电源行业常规gan mos以及基本淘汰了传统硅mos，耐压值能做到650v以上；因此在bms行业内，将来双向氮化镓开关gan也完全可以突破当前bms行业功率mos的耐压值最高约150v-200v的极限电压，做具有更大能量的bms系统。

16、当然，实施本实用新型的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。

技术特征：

1.一种双向氮化镓驱动电路，用于对bms芯片进行保护逻辑的正常识别与建立，其特征在于：包括第一mos管(qn1)、第二mos管(qn2)、pnp三极管(qp1)、双向氮化镓开关(qns1)；

2.根据权利要求1所述的一种双向氮化镓驱动电路，其特征在于，所述第二mos管(qn2)的漏极与pnp三极管(qp1)之间连接有第五电阻(r2)、第六电阻(r9)，位于第五电阻(r2)、第六电阻(r9)之间接出第三二极管(d1)，所述第三二极管(d1)接5v电压。

3.根据权利要求1所述的一种双向氮化镓驱动电路，其特征在于，所述第三电阻(r5)与第四电阻(r11)的两端分别并联有第一稳压管(dz1)、第二稳压管(dz2)。

4.根据权利要求1所述的一种双向氮化镓驱动电路，其特征在于，所述pnp三极管(qp1)的集电极端与第一二极管(d2)的输出端之间并联有第一电容(c1)；所述第四电阻(r11)输入端与第二二极管(d3)的输出端之间并联有第二电容(c2)。

技术总结
本技术公开了一种双向氮化镓驱动电路，涉及电池管理技术领域。本技术实现双向GaN MOS与BMS芯片之间，保持逻辑的正常识别和建立，且该驱动电路带有基础的保护功能，在BMS芯片没有工作时，仍然能够锁定GaN MOS，使之不能够流过任何方向的电流，避免安全隐患；本技术方案的BMS系统中的Pack‑端口既能够容纳正高压即BAT电压，又能够容纳负高压，即使是在充电器反接时也不会损坏驱动电路，且驱动电路的反应速度为微秒级别，工作电流为微安级别，由此实现本行业内没有的GaN MOS驱动方案以及相关的BMS保护逻辑的实现与对接，解决了BMS行业内，无寄生二极管的双向GaN MOS应用难题。

技术研发人员：王业晴,赵子豪
受保护的技术使用者：上海中凯晋德电子科技有限公司
技术研发日：20231007
技术公布日：2024/5/12