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功率MOS管在锂电池保护电路

      通常,由于磷酸铁锂电池的特性,在应用中需要对其充放电过程进行保护,以免过充过放或过热,以保证电池安全的工作。短路保护是放电过程中一种极端恶劣的工作条件,本文将介绍功率MOS管在这种工作状态的特点,以及如何选取功率MOS管型号和设计合适的驱动电路。 

      电动自行车的磷酸铁锂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,使用N沟道增强型MOS管,实际的工作中,根据不同的应用,会使用多个功率MOS管并联工作,以减小导通电阻,增强散热性能。RS为电池等效内阻,LP为电池引线电感。

      正常工作时,控制信号控制MOS管打开,电池组的端子P+和P-输出电压,供负载使用。此时,功率MOS管一直处于导通状态,功率损耗只有导通损耗,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管可以安全工作。但是,当负载发生短路时,由于回路电阻很小,电池的放电能力很强,所以短路电流从正常工作的几十安培突然增加到几百安培, 在这种情况下,功率MOS管容易损坏。  

(1)短路电流大
   在电动车中,磷酸铁锂电池的电压一般为36V或48V,短路电流随电池的容量、内阻、线路的寄生电感、短路时的接触电阻变化而变化,通常为几百甚至上千安培。

(2)短路保护时间不能太短
   在应用过程中,为了防止瞬态的过载使短路保护电路误动作,因此,短路保护电路具有一定的延时。而且,由于电流检测电阻的误差、电流检测信号和系统响应的延时,通常,根据不同的应用,将短路保护时间设置在200μS至1000μS,这要求功率MOS管在高的短路电流下,能够在此时间内安全的工作,这也提高了系统的设计难度。

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