锂离子电池保护电路中功率MOS管的用途有什么

电动自行车的磷酸铁锂离子电池保护板的放电电路的简化模型如图1所示。Q1为放电管，运用N沟道增强型MOS管，实践的作业中，根据不同的运用，会运用多个功率MOS管并联作业，以减小导通电阻，增强散热功用。RS为电池等效内阻，LP为电池引线电感。

正常作业时，控制信号控制MOS管翻开，电池组的端子P+和P-输出电压，供负载运用。此时，功率MOS管一贯处于导通状况，功率损耗只需导通损耗，没有开关损耗，功率MOS管的总的功率损耗并不高，温升小，因此功率MOS管可以安全作业。

可是，当负载发生短路时，由于回路电阻很小，电池的放电才干很强，所以短路电流从正常作业的几十安培遽然添加到几百安培，在这种状况下，功率MOS管简略损坏。

磷酸铁锂离子电池短路保护的难点

（1）短路电流大

在电动汽车中，磷酸铁锂离子电池的电压一般为36V或48V，短路电流随电池的容量、内阻、线路的寄生电感、短路时的接触电阻改变而改变，一般为几百甚至上千安培。

（2）短路保护时刻不能太短

在运用进程中，为了防止瞬态的过载使短路保护电路误动作，因此，短路保护电路具有必定的延时。而且，由于电流检测电阻的差错、电流检测信号和系统呼应的延时，一般，根据不同的运用，将短路保护时刻设置在200μS至1000μS，这要求功率MOS管在高的短路电流下，可以在此时刻内安全的作业，这也跋涉了系统的规划难度。

短路保护

当短路保护作业时，功率MOS管一般经过三个作业阶段：完全导通、关断、雪崩，如图2所示，其间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）中关断期间的扩展图。

（1）完全导通阶段

如图2（a）所示，短路刚发生时，MOS管处于完全导通状况，电流灵敏上升至最大电流，在这个进程，功率MOS管承受的功耗为PON=ISC2*RDS（on），所以具有较小RDS（on）的MOS管功耗较低。

功率MOS管的跨导Gfs也会影响功率MOS管的导通损耗。当MOS管的Gfs较小且短路电流很大时，MOS管将作业在丰满区，其丰满导通压降很大，如图3所示，MOS管的VDS（ON）在短路时抵达14.8V，MOS管功耗会很大，然后导致MOS管因过功耗而失效。假设MOS管没有作业在丰满区，则其导通压降应该只需几伏，如图2（a）中的VDS所示。

（2）关断阶段

保护电路作业后，开始将MOS管关断，在关断进程中MOS管消耗的功率为POFF=V*I，由于关断时电压和电流都很高，所以功率很大，一般会抵达几千瓦以上，因此MOS管很简略因瞬间过功率而损坏。一起，MOS管在关断期间处于丰满区，简略发生各单元间的热不平衡然后导致MOSFET提早失效。

跋涉关断的速度，可以减小关断损耗，但这会发生其他的问题。MOS管的等效电路如图4所示，其包含了一个寄生的三极管。在MOS管短路期间，电流悉数经过MOS管沟道流过，当MOS管快速关断时，其部分电流会经过Rb流过，然后添加三极管的基极电压，使寄生三极管导通，MOS管提早失效。

因此，要选取适宜的关断速度。由于不同MOS管承受的关断速率不同，需求经过实践的查验来设置适宜的关断速度。