详解锂电池掩护电路中功率MOS管的感化-KIA MOS管
信息来历：本站 日期：2020-02-28
本文首要讲锂电池掩护电路中功率MOS管的感化，“锂电池”，是一类由锂金属或锂合金为负极资料、利用非水电解质溶液的电池。因为锂金属的化学特征很是活跃，使得锂金属的加工、保管、利用，对环境请求很是高。跟着迷信手艺的成长，锂电池已成了支流。
电动自行车的磷酸铁锂电池掩护板的放电电路的简化模子如图1所示。Q1为放电管，利用N沟道加强型MOS管，现实的任务中，按照差别的利用，会利用多个功率MOS管并联任务，以减小导通电阻，加强散热机能。RS为电池等效内阻，LP为电池引线电感。
普通任务时，节制旌旗灯号节制MOS管翻开，电池组的端子P+和P-输入电压，供负载利用。此时，功率MOS管一向处于导通状况，功率耗损只要导通耗损，不开关耗损，功率MOS管的总的功率耗损并不高，温升小，是以功率MOS管能够或许宁静任务。
可是，当负载发生短路时，因为回路电阻很小，电池的放电才能很强，以是短路电流从普通任务的几十安培俄然增添到几百安培，在这类环境下，功率MOS管轻易破坏。
（1）短路电流大
在电动车中，磷酸铁锂电池的电压普通为36V或48V，短路电流随电池的容量、内阻、线路的寄生电感、短路时的打仗电阻变更而变更，凡是为几百乃至上千安培。
（2）短路掩护时候不能太短
在利用进程中，为了避免瞬态的过载使短路掩护电路误举措，是以，短路掩护电路具备必然的延时。并且，因为电流检测电阻的偏差、电流检测旌旗灯号和体系呼应的延时，凡是，按照差别的利用，将短路掩护时候设置在200μS至1000μS，这请求功率MOS管在高的短路电流下，能够或许在此时候内宁静的任务，这也进步了体系的设想难度。
当短路掩护任务时，功率MOS管普通颠末三个任务阶段：完整导通、关断、雪崩，如图2所示，此中VGS为MOS管驱动电压，VDS为MOS管漏极电压，ISC为短路电流，图2（b）为图2（a）中关断时代的缩小图。
（1）完整导通阶段
如图2（a）所示，短路刚发生时，MOS管处于完整导通状况，电流敏捷回升至最大电流，在这个进程，功率MOS管蒙受的功耗为PON=ISC2*RDS（on），以是具备较小RDS（on）的MOS管功耗较低。
功率MOS管的跨导Gfs也会影响功率MOS管的导通耗损。当MOS管的Gfs较小且短路电流很大时，MOS管将任务在饱和区，其饱和导通压降很大，如图3所示，MOS管的VDS（ON）在短路时到达14.8V，MOS管功耗会很大，从而致使MOS管因过功耗而生效。若是MOS管不任务在饱和区，则其导通压降应当只要几伏，如图2（a）中的VDS所示。
（2）关断阶段
如图2（b）所示，掩护电路任务后，起头将MOS管关断，在关断进程中MOS管耗损的功率为POFF=V*I，因为关断时电压和电流都很高，以是功率很大，凡是会到达几千瓦以上，是以MOS管很轻易因刹时过功率而破坏。同时，MOS管在关断时代处于饱和区，轻易发生各单位间的热不均衡从而致使MOSFET提早生效。
进步关断的速率，能够或许减小关断耗损，但这会发生别的的题目。MOS管的等效电路如图4所示，其包罗了一个寄生的三极管。在MOS管短路时代，电流全数经由过程MOS管沟道流过，当MOS管疾速关断时，其局部电流会颠末Rb流过，从而增添三极管的基极电压，使寄生三极管导通，MOS管提早生效。
是以，要拔取适合的关断速率。因为差别MOS管蒙受的关断速率差别，须要经由过程现实的测试来设置适合的关断速率。
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