動(dòng)力,鋰電池短路保護(hù)mos 選擇

1、鉛酸電池具有安全、便宜、易維護(hù)的特點(diǎn)，因此目前仍然廣泛的應(yīng)用于電動(dòng)自行車(chē)。但是鉛酸電池污染大、笨重、循環(huán)次數(shù)少，隨著世界各國(guó)對(duì)環(huán)保要求越來(lái)越高，鉛酸電池的使用會(huì)越來(lái)越受到限制。磷酸鐵鋰電池作為一種新型的環(huán)保電池，開(kāi)始逐步的應(yīng)用到電動(dòng)車(chē)中，并且將成為發(fā)展趨勢(shì)。通常，由于磷酸鐵鋰電池的特性，在應(yīng)用中需要對(duì)其充放電過(guò)程進(jìn)行保護(hù)，以免過(guò)充過(guò)放或過(guò)熱，以保證電池安全的工作。短路保護(hù)是放電過(guò)程中一種極端惡劣的工作條件，本文將介紹功率MOSFET在這

2、種工作狀態(tài)的特點(diǎn)，以及如何選取功率MOSFET型號(hào)和設(shè)計(jì)合適的驅(qū)動(dòng)電路。電路結(jié)構(gòu)及應(yīng)用特點(diǎn)電動(dòng)自行車(chē)的磷酸鐵鋰電池保護(hù)板的放電電路的簡(jiǎn)化模型如圖1所示。Q1為放電管，使用N溝道增強(qiáng)型MOSFET，實(shí)際的工作中，根據(jù)不同的應(yīng)用，會(huì)使用多個(gè)功率MOSFET并聯(lián)工作，以減小導(dǎo)通電阻，增強(qiáng)散熱性能。RS為電池等效內(nèi)阻，LP為電池引線電感。正常工作時(shí)，控制信號(hào)控制MOSFET打開(kāi)，電池組的端子P和P輸出電壓，供負(fù)載使用。此時(shí)，功率MOSFET一直

3、處于導(dǎo)通狀態(tài)，功率損耗只有導(dǎo)通損耗，沒(méi)有開(kāi)關(guān)損耗，功率MOSFET的總的功率損耗并不高，溫升小，因此功率MOSFET可以安全工作。但是，當(dāng)負(fù)載發(fā)生短路時(shí)，由于回路電阻很小，電池的放電能力很強(qiáng)，所以短路電流從正常工作的幾十安培突然增加到幾百安培，在這種情況下，功率MOSFET容易損壞。鋰電池短路保護(hù)的難點(diǎn)（1）短路電流大在電動(dòng)車(chē)中，磷酸鐵鋰電池的電壓一般為36V或48V，短路電流隨電池的容量、內(nèi)阻、線路的寄生電感、短路時(shí)的接觸電阻變化而變

4、化，通常為幾百甚至上千安培。MOSFET的VDS(ON)在短路時(shí)達(dá)到14.8V，MOSFET功耗會(huì)很大，從而導(dǎo)致MOSFET因過(guò)功耗而失效。如果MOSFET沒(méi)有工作在飽和區(qū)，則其導(dǎo)通壓降應(yīng)該只有幾伏，如圖2(a)中的VDS所示。2）關(guān)斷階段如圖2(b)所示，保護(hù)電路工作后，開(kāi)始將MOSFET關(guān)斷，在關(guān)斷過(guò)程中MOSFET消耗的功率為POFF=VI，由于關(guān)斷時(shí)電壓和電流都很高，所以功率很大，通常會(huì)達(dá)到幾千瓦以上，因此MOSFET很容易因瞬

5、間過(guò)功率而損壞。同時(shí)，MOSFET在關(guān)斷期間處于飽和區(qū)，容易發(fā)生各單元間的熱不平衡從而導(dǎo)致MOSFET提前失效。提高關(guān)斷的速度，可以減小關(guān)斷損耗，但這會(huì)產(chǎn)生另外的問(wèn)題。MOSFET的等效電路如圖4所示，其包含了一個(gè)寄生的三極管。在MOSFET短路期間，電流全部通過(guò)MOSFET溝道流過(guò)，當(dāng)MOSFET快速關(guān)斷時(shí)，其部分電流會(huì)經(jīng)過(guò)Rb流過(guò)，從而增加三極管的基極電壓，使寄生三極管導(dǎo)通，MOSFET提前失效。因此，要選取合適的關(guān)斷速度。由于不同