mos管的作用在電池保護(hù)板上是如何凸顯的-鋰電池保護(hù)方案圖-KIA MOS管
信息來源：本站 日期：2019-09-26
1、可應(yīng)用于放大電路。由于MOS管放大器的輸入阻抗很高，因此耦合電容可以容量較小，不必使用電解電容器。
2、很高的輸入阻抗非常適合作阻抗變換。常用于多級(jí)放大器的輸入級(jí)作阻抗變換。
3、可以用作可變電阻。
4、可以方便地用作恒流源。
5、可以用作電子開關(guān)。
MOS管為壓控元件，你只要加到它的壓控元件所需電壓就能使它導(dǎo)通，它的導(dǎo)通就像三極管在飽和狀態(tài)一樣，導(dǎo)通結(jié)的壓降最小。這就是常說的精典是開關(guān)作用。去掉這個(gè)控制電壓經(jīng)就截止。
我們知道MOS管對(duì)于整個(gè)供電系統(tǒng)起著穩(wěn)壓的作用，但是MOS管不能單獨(dú)使用，它必須和電感線圈、電容等共同組成的濾波穩(wěn)壓電路，才能發(fā)揮充分它的優(yōu)勢(shì)。
主板上的PWM（Plus Width Modulator，脈沖寬度調(diào)制器）芯片產(chǎn)生一個(gè)寬度可調(diào)的脈沖波形，這樣可以使兩只MOS管輪流導(dǎo)通。當(dāng)負(fù)載兩端的電壓（如CPU需要的電壓）要降低時(shí)，這時(shí)MOS管的開關(guān)作用開始生效，外部電源對(duì)電感進(jìn)行充電并達(dá)到所需的額定電壓。當(dāng)負(fù)載兩端的電壓升高時(shí)，通過MOS管的開關(guān)作用，外部電源供電斷開，電感釋放出剛才充入的能量，這時(shí)的電感就變成了“電源”，繼續(xù)對(duì)負(fù)載供電。隨著電感上存儲(chǔ)能量的不斷消耗，負(fù)載兩端的電壓又開始逐漸降低，外部電源通過MOS管的開關(guān)作用又要充電。這樣循環(huán)不斷地進(jìn)行充電和放電的過程，從而形成一種穩(wěn)定的電壓，永遠(yuǎn)使負(fù)載兩端的電壓不會(huì)升高也不會(huì)降低。
常工作時(shí)，控制信號(hào)控制MOS管打開，電池組的端子P+和P-輸出電壓，供負(fù)載使用。此時(shí)，功率MOS管一直處于導(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MOS管的總的功率損耗并不高，溫升小，因此功率MOS管可以安全工作。
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MOS管容易損壞。
在電動(dòng)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(shí)的接觸電阻變化而變化，通常為幾百甚至上千安培。
在應(yīng)用過程中，為了防止瞬態(tài)的過載使短路保護(hù)電路誤動(dòng)作，因此，短路保護(hù)電路具有一定的延時(shí)。而且，由于電流檢測(cè)電阻的誤差、電流檢測(cè)信號(hào)和系統(tǒng)響應(yīng)的延時(shí)，通常，根據(jù)不同的應(yīng)用，將短路保護(hù)時(shí)間設(shè)置在200μS至1000μS，這要求功率MOS管在高的短路電流下，能夠在此時(shí)間內(nèi)安全的工作，這也提高了系統(tǒng)的設(shè)計(jì)難度。
當(dāng)短路保護(hù)工作時(shí)，功率MOS管一般經(jīng)過三個(gè)工作階段：完全導(dǎo)通、關(guān)斷、雪崩，如圖2所示，其中VGS為MOS管驅(qū)動(dòng)電壓，VDS為MOS管漏極電壓，ISC為短路電流，圖2（b）為圖2（a）中關(guān)斷期間的放大圖。
1、完全導(dǎo)通階段
如圖2（a）所示，短路剛發(fā)生時(shí)，MOS管處于完全導(dǎo)通狀態(tài)，電流迅速上升至最大電流，在這個(gè)過程，功率MOS管承受的功耗為PON=ISC2*RDS（on），所以具有較小RDS（on）的MOS管功耗較低。
功率MOS管的跨導(dǎo)Gfs也會(huì)影響功率MOS管的導(dǎo)通損耗。當(dāng)MOS管的Gfs較小且短路電流很大時(shí)，MOS管將工作在飽和區(qū)，其飽和導(dǎo)通壓降很大，如圖3所示，MOS管的VDS（ON）在短路時(shí)達(dá)到14.8V，MOS管功耗會(huì)很大，從而導(dǎo)致MOS管因過功耗而失效。如果MOS管沒有工作在飽和區(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(hù)電路工作后，開始將MOS管關(guān)斷，在關(guān)斷過程中MOS管消耗的功率為POFF=V*I，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MOS管很容易因瞬間過功率而損壞。同時(shí)，MOS管在關(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)生另外的問題。MOS管的等效電路如圖4所示，其包含了一個(gè)寄生的三極管。在MOS管短路期間，電流全部通過MOS管溝道流過，當(dāng)MOS管快速關(guān)斷時(shí)，其部分電流會(huì)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，MOS管提前失效。
因此，要選取合適的關(guān)斷速度。由于不同MOS管承受的關(guān)斷速率不同，需要通過實(shí)際的測(cè)試來設(shè)置合適的關(guān)斷速度。
過充，過放，這要根據(jù)電池的材料不同而有所改變，這點(diǎn)看似簡單，但要細(xì)節(jié)上來看，還是有經(jīng)驗(yàn)學(xué)問的。
過充保護(hù)，在我們以往的單節(jié)電池保護(hù)電壓都會(huì)高出電池充飽電壓50~150mV。但是動(dòng)力電池不一樣，如果你要想延長電池壽命，你的保護(hù)電壓就選擇電池的充飽電壓，甚至還要比此電壓還低些。
它主要體現(xiàn)在工作電流與過電流使開關(guān)MOS斷開從而保護(hù)電池組或負(fù)載。
MOS管的損壞主要是溫度急劇升高，它的發(fā)熱也是電流的大小及 本身的內(nèi)阻來決定的，當(dāng)然小電流，對(duì)MOS沒什么影響，但是大電流呢，這個(gè)就要好好做些處理了， 在通過額定電流時(shí)，小電流10A以下，我們可以直接用電壓來驅(qū)動(dòng)MOS管。大電流，一定是要加驅(qū)動(dòng)，給MOS足夠大的驅(qū)動(dòng)電流。以下在MOS管驅(qū)動(dòng)有講到
工作電流，在設(shè)計(jì)的時(shí)候，MOS管上不能存在超過0.3W的功率。計(jì)算工式：I2*R/N。R為MOS的內(nèi)阻，N為MOS的數(shù)量。如果功率超過，MOS會(huì)產(chǎn)生25度以上的溫升，又因它們都是密封的,就算有散熱片，長時(shí)間工作時(shí)，溫度還是會(huì)上去，因?yàn)樗麤]地方可散熱。當(dāng)然MOS管是沒任何問題，問題是他產(chǎn)生熱量會(huì)影響到電池，畢竟保護(hù)板是與電池放在一起的。
一般在智能電池上都會(huì)用到，也是不可少的。但往往它的完美總會(huì)帶來另一方面的不足。我們主要是檢測(cè)電池的溫度來斷開總開關(guān)來保護(hù)電池本身或負(fù)載。如果是在一個(gè)恒定的環(huán)境條件下，當(dāng)然不會(huì)有什么問題。由于電池的工作環(huán)境是我們不可控的，太多太復(fù)雜的變化，因此不好選擇。如在北方的冬天，我們定在多少合適?又如夏天的南方地區(qū)，又定多少合適?顯然范圍太寬不可控的因素太多，仁者見仁，智者見智的去選擇了。
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