电路结构及应用特点 磷酸铁锂电池保护板电动自行车放电电路简化模型如图1所示。Q1.放电管采用N通道增强型MOS在实际工作中,多功率将根据不同的应用程序使用MOS并联工作,降低导电阻,提高散热性能。RS电池等效内阻,LP电池引线电感。
正常工作时,控制信号控制MOS打开管道,打开电池组的端子P 和P-负载使用输出电压。此时,功率MOS管道一直处于导通状态,只有导通损耗,没有开关损耗,功率MOS管道的总功率损耗不高,温升小,所以功率MOS管道安全工作。
然而,当负载短路时,由于电路电阻小,电池放电能力强,短路电流突然从正常工作的几十个安培增加到几百个安培。在这种情况下,功率MOS管道容易损坏。
磷酸铁锂电池短路保护难点 (1)短路电流大 磷酸铁锂电池在电动汽车中的电压一般为36V或48V,短路电流随电池容量、内阻、线路寄生电感、短路接触电阻的变化而变化,通常是数百甚至数千安培。
(2)短路保护时间不宜过短 在应用过程中,短路保护电路有一定的延迟,以防止短路保护电路因瞬态过载而误动。此外,由于电流检测电阻误差、电流检测信号和系统响应延迟,短路保护时间通常设置在200μS至1000μS,这要求功率MOS在高短路电流下,管道可以在此时安全工作,这也提高了系统设计的难度。
短路保护 短路保护时,功率MOS管道一般经过三个工作阶段:完全导通、关闭、雪崩,如图2所示VGS为MOS管道驱动电压,VDS为MOS管漏极电压,ISC图2为短路电流(b)为图2(a)中关断期间的放大图。
(1)完全导通阶段 如图2(a)短路刚发生时,MOS管道处于完全导通状态,电流迅速上升到最大电流,在此过程中,功率MOS管道承受的功耗为PON=ISC2*RDS(on),所以它很小RDS(on)的MOS低功耗的管道。
功率MOS管的跨导Gfs也会影响功率MOS管道导通损失。当MOS管的Gfs当短路电流较小且较大时,MOS如图3所示,管道将在饱和区工作,饱和导通压降很大,MOS管的VDS(ON)短路时达到14.8V,MOS管道功耗会很大,导致管道功耗大MOS由于因功耗过大而失效。如果MOS如图2所示,如果管道在饱和区域不工作,其导通压降应只有几伏(a)中的VDS所示。
(2)关闭阶段 如图2(b)所示,保护电路工作后,将开始MOS管关断,在关断过程中MOS管道消耗的功率为POFF=V*I,由于关断时电压和电流都很高,所以功率很大,通常会达到几千瓦以上,因此MOS由于瞬功率很容易损坏管道。MOS关闭期间管道处于饱和区,各单元之间容易发生热失衡,导致管道处于饱和区MOSFET提前失效。
提高关闭速度可以减少关闭损失,但会产生其他问题。MOS如图4所示,管道的等效电路包含寄生三极管。MOS短路期间,所有电流通过MOS管道流过,当MOS当管道快速关闭时,其部分电流将通过Rb从而增加三极管的基极电压,使寄生三极管导通,MOS管道提前失效。
因此,应选择适当的关闭速度。由于不同MOS管道承受的关闭速率不同,需要通过实际试验设置合适的关闭速度。
MOS管型号 | 封装 |
---|---|
KNP6140A 10A /400V | TO-220 |
KIA6610A 15A /100V | TO-252 |
KIA2906 130A/ 60V | TO-3P |
KNP4540 6A /400V | TO-220 |
KNB3308 80A /80V | TO-263 |
KNF4850A 9A /500V | TO-220F |
KNP2910 130A /100V | TO-220 |
KNB3204A 100A/ 40V | TO-263 |
KNB3306 80A /60V | TO-263 |
KIA2806 160A /60V | TO-220 |
KIA50N03 50A /30V | TO-252 |
KNP2803 150A /30V | TO-220 |
KIA100N03 90A /30V | TO-252 |
KND3406A 80A /60V | TO-252 |