對電光源進行控制的運算放大器以及電池管理系統技術方案

一種對電光源進行控制的運算放大器以及電池管理系統，該運算放大器包括輸入級和輸出級，輸入級包括：第一電流源，用于產生第一偏置電流；差分輸入電路，用于接收所述第一偏置電流以及差分輸入信號，并將所述差分輸入信號轉換為差分輸入電流，其中，輸入級通過第一電源供電電壓供電；輸出級包括：負載電路，與所述差分輸入電路相連，用于接收所述差分輸入電流并輸出單端輸出信號，其中，輸出級通過第二電源供電電壓供電，所述第二電源供電電壓小于所述第一電源供電電壓。本發明專利技術提供的運算放大器以及電池管理系統，通過使用不同的電源供電電壓供電，無需額外的電平轉換電路，因此減小了運算放大器的面積，降低了運算放大器的成本以及功耗。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及電子
，特別是涉及一種可降低面積、成本以及功耗的運算放大器以及電池管理系統。
技術介紹
現有的運算放大器通常包括輸入級和輸出級，其中，輸入級用于接收差分輸入信號，輸出級用于將差分輸入信號轉換為單端輸出信號，并且輸入級和輸出級通過公共電源供電。例如在電壓測量系統中，現有的運算放大器可用于檢測包含有多個單電池的電池組中的單電池電壓；如果同相輸入端和反相輸入端的共模輸入電平高于第一預設值(例如5V)，則輸入級和輸出級均需要由高于該共模輸入電平的高壓電源電壓(例如18V)進行供電。此時，輸入級和輸出級均需要采用高壓晶體管；高壓晶體管是一種工作電壓閾值大于高 壓電源電壓(例如18V)的晶體管，高壓晶體管的工作電壓大于該工作電壓閾值時會降低該晶體管的可靠性或者損壞該晶體管。通常，高壓晶體管具有較大的尺寸和較高的寄生參數，因此高壓晶體管在運算放大器中的使用將會增加運算放大器的尺寸，并降低運算放大器的性能；進一步地，由于高壓晶體管的柵源電壓閾值VDS小于第二預設值(例如12V)，因此很難關斷高壓晶體管。因此，在現有的運算放大器中，通過采用電平轉換電路將低壓的控制信號轉換為高壓的控制信號，從而作用在高壓晶體管的柵極以關斷高壓晶體管。然而，電平轉換電路進一步增加了運算放大器的尺寸，同時也增加了運算放大器的成本；此外，在運算放大器關閉之后電平轉換電路仍會繼續運行，因此也增加了功耗。
技術實現思路
本專利技術提供一種運算放大器以及電池管理系統，以減小運算放大器的面積，降低運算放大器的成本以及功耗。本專利技術提供一種運算放大器，包括輸入級和輸出級；所述輸入級包括第一電流源，用于產生第一偏置電流；以及差分輸入電路，與所述第一電流源相連，用于接收所述第一偏置電流以及差分輸入信號，并將所述差分輸入信號轉換為差分輸入電流，其中，所述輸入級通過第一電源供電電壓供電；所述輸出級包括負載電路，與所述差分輸入電路相連，用于接收所述差分輸入電流并輸出單端輸出信號，其中，所述輸出級通過第二電源供電電壓供電，所述第二電源供電電壓小于所述第一電源供電電壓。本專利技術所述的運算放大器，其中，所述輸入級包括第一多個晶體管，所述輸出級包括第二多個晶體管，其中，所述第二多個晶體管的工作電壓閾值小于所述第一多個晶體管的工作電壓閾值。本專利技術所述的運算放大器，還包括控制級，用于接收第二偏置電流以及使能信號，并基于所述使能信號控制所述輸入級和所述輸出級，以及基于所述第二偏置電流產生第三偏置電流和第四偏置電流，其中，所述控制級通過所述第二電源供電電壓供電。本專利技術所述的運算放大器，其中，所述控制級還包括電流鏡像電路，用于接收所述第二偏置電流并產生所述第三偏置電流和所述第四偏置電流，其中，所述第三偏置電流傳遞給所述第一電流源以產生所述第一偏置電流，所述第四偏置電流傳遞給所述輸出級。 本專利技術所述的運算放大器，其中，所述控制級還包括開關，連接在所述第一電流源和所述電流鏡像電路之間，所述開關用于隔離所述第一電源供電電壓和所述第二電源供電電壓；所述開關還用于接收所述使能信號，其中，當所述使能信號被設置為第一電壓值時，所述開關開啟使得所述第三偏置電流被傳遞給所述第一電流源；當所述使能信號被設置為第二電壓值時，所述開關關斷以阻止所述第三偏置電流傳遞給所述第一電流源。本專利技術所述的運算放大器，其中，所述輸出級還包括第二電流源，用于接收所述第四偏置電流并產生第五偏置電流給所述負載電路。本專利技術所述的運算放大器，其中，所述輸出級還包括放大器，與所述負載電路相連，所述放大器用于放大所述單端輸出信號。本專利技術所述的運算放大器，其中，所述輸出級還包括箝位電路，與所述負載電路相連，所述箝位電路用于將所述單端輸出信號箝位在預定電壓。本專利技術還提供一種運算放大器，包括差分輸入電路，用于接收差分輸入信號，并將所述差分輸入信號轉換為差分輸入電流，其中，所述差分輸入電路包括第三多個晶體管；第一電流源，與所述差分輸入電路相連，用于為所述差分輸入電路提供第一偏置電流，其中，所述第一電流源包括第四多個晶體管；以及負載電路，與所述差分輸入電路相連，用于接收所述差分輸入電流，并輸出單端輸出信號，其中，所述負載電路包括第五多個晶體管，其中，所述第五多個晶體管的工作電壓閾值小于所述第三多個晶體管和所述第四多個晶體管的工作電壓閾值。本專利技術所述的運算放大器，還包括第二電流源，用于為所述負載電路提供第五偏置電流，其中，所述第二電流源包括第六多個晶體管；其中，所述第六多個晶體管的工作電壓閾值小于所述第三多個晶體管和所述第四多個晶體管的工作電壓閾值。本專利技術所述的運算放大器，其中，所述第一電流源和所述差分輸入電路由第一電源供電電壓供電，所述負載電路和所述第二電流源由第二電源供電電壓供電，其中，所述第二電源供電電壓小于所述第一電源供電電壓。本專利技術所述的運算放大器，還包括電流鏡像電路，用于接收第二偏置電流，并基于所述第二偏置電流產生第三偏置電流和第四偏置電流，其中，所述第三偏置電流被傳遞給所述第一電流源以產生所述第一偏置電流，所述第四偏置電流被傳遞給所述第二電流源以產生所述第五偏置電流。本專利技術所述的運算放大器，其中，所述第一電流源和所述差分輸入電路由第一電源供電電壓供電，所述負載電路和所述第二電流源由第二電源供電電壓供電，所述運算放大器還包括開關，連接在所述電流鏡像電路和所述第一電流源之間，所述開關用于隔離所述第一電源供電電壓和所述第二電源供電電壓，所述開關還用于接收使能信號來控制所述第四偏置電流；其中，若所述使能信號被設置為第一電壓值，所述開關開啟使得所述第四偏置電流被傳遞給所述第一電流源；若所述使能信號被設置為第二電壓值，所述開關關斷以阻止所述第四偏置電流傳遞給所述第一電流源。本專利技術所述的運算放大器，還包括放大器，與所述負載電路相連，所述放大器用于放大所述單端輸出信號，其中，所述放大器包括第七多個晶體管，所述第七多個晶體管的工作電壓閾值小于所述第三多個晶體管和所述第四多個晶體管的工作電壓閾值。本專利技術所述的運算放大器，還包括箝位電路，與所述負載電路相連，所述箝位電路用于將所述單端輸出信號箝位在預定電壓；其中，所述箝位電路包括第八多個晶體管，所述第八多個晶體管的工作電壓閾值小于所述第三多個晶體管和所述第四多個晶體管的工作電壓閾值。本專利技術還提供一種 電池管理系統，包括輸入電路，用于產生指示單電池電壓的差分輸入信號；運算放大器，與所述輸入電路相連，用于接收和放大所述差分輸入信號，并將所述差分輸入信號轉換為單端輸出信號，其中，所述運算放大器包括由第一電源供電電壓供電的輸入級以及由第二電源供電電壓供電的輸出級，所述第二電源供電電壓小于所述第一電源供電電壓；以及輸出電路，與所述運算放大器相連，用于接收所述單端輸出信號并基于所述單端輸出信號確定所述單電池電壓。本專利技術所述的電池管理系統，其中，所述運算放大器包括反相輸入端，通過第一電阻與所述輸入電路相連，所述反相輸入端通過所述第一電阻接收所述差分輸入信號中的一個輸入信號；同相輸入端，通過第二電阻與所述輸入電路相連，并通過第三電阻接地；其中，所述同相輸入端通過所述第二電阻接收所述差分輸入信號中的另一個輸入信號；以及輸出端，通過第四電阻與所述反相輸入端相連以形成負反饋回路，并輸出所述單端輸出信號給本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種運算放大器，其特征在于，所述運算放大器包括：輸入級和輸出級；所述輸入級包括：第一電流源，用于產生第一偏置電流；以及差分輸入電路，與所述第一電流源相連，用于接收所述第一偏置電流以及差分輸入信號，并將所述差分輸入信號轉換為差分輸入電流，其中，所述輸入級通過第一電源供電電壓供電；以及所述輸出級包括：負載電路，與所述差分輸入電路相連，用于接收所述差分輸入電流并輸出單端輸出信號，其中，所述輸出級通過第二電源供電電壓供電，所述第二電源供電電壓小于所述第一電源供電電壓。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：湯小虎，
申請(專利權)人：凹凸電子武漢有限公司，
類型：發明
國別省市：