動力,鋰電池短路保護mos 選擇

1、鉛酸電池具有安全、便宜、易維護的特點，因此目前仍然廣泛的應(yīng)用于電動自行車。但是鉛酸電池污染大、笨重、循環(huán)次數(shù)少，隨著世界各國對環(huán)保要求越來越高，鉛酸電池的使用會越來越受到限制。磷酸鐵鋰電池作為一種新型的環(huán)保電池，開始逐步的應(yīng)用到電動車中，并且將成為發(fā)展趨勢。通常，由于磷酸鐵鋰電池的特性，在應(yīng)用中需要對其充放電過程進行保護，以免過充過放或過熱，以保證電池安全的工作。短路保護是放電過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，以及如何選取功率MOSFET型號和設(shè)計合適的驅(qū)動電路。電路結(jié)構(gòu)及應(yīng)用特點電動自行車的磷酸鐵鋰電池保護板的放電電路的簡化模型如圖1所示。Q1為放電管，使用N溝道增強型MOSFET，實際的工作中，根據(jù)不同的應(yīng)用，會使用多個功率MOSFET并聯(lián)工作，以減小導(dǎo)通電阻，增強散熱性能。RS為電池等效內(nèi)阻，LP為電池引線電感。正常工作時，控制信號控制MOSFET打開，電池組的端子P和P輸出電壓，供負載使用。此時，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，沒有開關(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)負載發(fā)生短路時，由于回路電阻很小，電池的放電能力很強，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。鋰電池短路保護的難點（1）短路電流大在電動車中，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)在短路時達到14.8V，MOSFET功耗會很大，從而導(dǎo)致MOSFET因過功耗而失效。如果MOSFET沒有工作在飽和區(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，保護電路工作后，開始將MOSFET關(guān)斷，在關(guān)斷過程中MOSFET消耗的功率為POFF=VI，由于關(guān)斷時電壓和電流都很高，所以功率很大，通常會達到幾千瓦以上，因此MOSFET很容易因瞬

5、間過功率而損壞。同時，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，但這會產(chǎn)生另外的問題。MOSFET的等效電路如圖4所示，其包含了一個寄生的三極管。在MOSFET短路期間，電流全部通過MOSFET溝道流過，當(dāng)MOSFET快速關(guān)斷時，其部分電流會經(jīng)過Rb流過，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